Download - Hibah Bersaing 2014.Ethanol Lignoselulosa.edit2

8/16/2019 Hibah Bersaing 2014.Ethanol Lignoselulosa.edit2

1/45

1

USULAN

PENELITIAN HIBAH BERSAING

JUDUL PENELITIAN

STUDI PEMBUATAN BIO ETHANOL DARI

LIGNOSELULOSA SABUT KELAPA MENGGUNAKAN TEKNIK HIDROLISIS

ENZIM DENGAN PRETREATMENT IONIC LIQUID

TIM PENGUSUL :

Hanny F. Sangian, M.Si

NIP : 196910221998031007

NIDN : 0022106902

AnggotaProf. Dr. Ir. Arief Widjaja, M. Eng

NIP : 196605231991021001

NIDN : 0023056605

UNIVERSITAS SAM RATULANGI MANADO

JUNI 2013

Kode/Nama Rumpun Ilmu:111/ Fisika


2/45

2


3/45

3

DAFTAR ISI Hal

Ringkasan 4

BAB 1. PENDAHULUAN 4

1.1. Latar Belakang 41.2. Perumusan Masalah 71.3. Tujuan Penelitian 7

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 82.1. Bahan Lignoselulosa 82.2. Delignifikasi dan Pretreatment Lignoselulosa 92.3. Komposisi Sabut Kelapa 102.4. Sintesis Ionic Liquid dan Analisis 102.5. Pretreatment Lignoselulosa dengan Ionic Liquid 102.6. Hidrolisis Enzimatik 11

Enzim Xylanase 12Enzim Selulase 12

BAB 3. METODE PENELITIAN 143.1. Persiapan Bahan Baku Lignoselulosa Sabut Kelapa 143.2. Sintesis Ionic Liquid 1,3-methylmethylimidazoliumdimethylphosphate 143.3. Analisis Komposisi Kimia Lignoselulosa Sabut Kelapa 153.4. Pretreatment Lignoselulosa sabut kelapa dengan Ionic liquid 163.5. Tahap Pretreatment sabut kelapa dengan basa (alkalin) 173.6. Tahap Pretreatment Sabut Kelapa + Alkalin+Ionic liquid 173.7. Hidrolisis selulosa dan hemiselulosa menjadi glukosa dan xylosa dan Analisis 17

Fishbone 183.8. Fermentasi Glukosa dan Xylosa Menjadi Bio Ethanol 19

BAB 4. BIAYA PENELITIAN DAN JADWAL PENELITIAN 19

DAFTAR PUSTAKA 21

LAMPIRAN-LAMPIRAN 23Lampiran 1. Justifikasi Anggaran Penelitian 23Lampiran 2. Sarana dan Prasarana 26Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas 28

Lampiran 4. Biodata dan Anggota Tim Peneliti 29

Lampiran 5. -

Lampiran 6. Surat Pernyataan Ketua Peneliti 45


4/45

4

Ringkasan

Penelitian ini adalah kelanjutan dari penelitian sebelumnya yang telah dilakukan yaitu, pembuatan etanol medis (75%), industri (96%) serta fuel grade (99%) dari bahan baku niraaren, ubi kayu, jagung dan sagu. Namun, bahan baku yang digunakan berbasis makanan yangtelah dilarang oleh PBB untuk dikonversi menjadi bahan bakar etanol. Pada tahun I,

penelitian ini telah berhasil membuat gula dari bahan lignoselulosa. Rencana penelitian tahunII adalah memfermentasi gula yang didapat menjadi bahan bakar etanol. Bahan lignoselulosa(sabut kelapa) adalah material yang sangat potensial untuk dikembangkan untuk pembuatan

bahan bakar etanol. Namun demikian, permasalahan utama untuk mengkonversi bahanselulosa ((C 6 H 10O5 )n, 1,50 g/cm³) menjadi gula adalah mereka terikat oleh lignin danstruktur selulosa berbentuk kristal yang dilindungi dengan kuat oleh ikatan hidrogen. Ada

beberapa usaha yang telah dilakukan untuk menghancurkan lignin dan merusak strukturkristal selulosa (kemudian disebut pretreatment ) sehingga enzim dengan mudah memutuskanikatan β-glikosida untuk membentuk gula. Teknik asam telah dilakukan masing-masing untukmelarutkan lignin dan merusak struktur kristal selulosa. Akhir-akhir ini teknik sub dan super

kritis telah diaplikasikan tidak hanya menghancurkan lignin tapi juga langsung memutuskanikatan β -glikosida selulosa. Namun demikian metode-metode yang dijelaskan di atasmenghadapi masalah, yaitu bahan kimia asam sulit didaur ulang sehingga teknik ini mahaldan mencemari lingkungan. Sedangkan teknik sub dan super kritis (70-300 bar ) sangat sulitdiaplikasikan dalam level scale up (industri) karena pertimbangan keamanan dan biaya.Kajian kami sedang melakukan pretreatment bahan-bahan lignoselulosa denganmenggunakan ionic liquid (IL) 1,3-methylmethylimidazolium dimethyl phosphate,[MMIM][DMP], yang dilakukan pada kondisi moderat, tekanan atmosfir dan temperatur di

bawah 150oC . Adapun tahapan riset yaitu: (i) Produksi larutan ionic liquid (ii) Pretreatmentsabut kelapa dengan ionic liquid (iii) Hidrolisis selulosa dan hemiselulosa menjadi glukosadan xilosa oleh enzim selulase dan xilanase. iv Fermentasi gula menjadi etanol dengan enzim

saccharomyces cerevisiae. Degradasi oleh enzim selulase dilakukan bersama dengan enzimxilanase dengan tujuan agar terjadi sinergi untuk mengoptimalkan yield gula yang dihasilkan.Pengukuran ionic liquid menggunakan uji NMR (nuclear magnetic resonance) dan FTIR( fourier transform infra red ); struktur Kristal menggunakan pengukuran FTIR dan XRD ( X-ray diffraction); gula dan etanol menggunakan HPLC (high performance liquidchromatography) dan DNS (dinitrosalicylic acid ).

Kata kunci: Ionic liquid, sabut kelapa, enzim, gula, etanol dan lignoselulosa

BAB 1. PENDAHULUAN1.1. Latar Belakang

Akhir-akhir ini isu pemanasan global yang disebapkan oleh emisi gas rumah kaca

terutama CO2 akibat pembakaran bahan bakar fosil mendapat perhatian yang sangat luas dari

berbagai pihak karena menyangkut keberlangsungan kehidupan di bumi ini. Peningkatan

temperatur global pada permukaan bumi disebabkan oleh radiasi gelombang infra merah

yang terperangkap dalam atmosfer sehingga terjadi transfer energi elektromagnetik ke energi

panas. Pemanasan global telah mengakibatkan kerugian ekonomi yang tidak sedikit karena

adanya banjir, kelaparan, musim panas berkepanjangan dan gagal panen. Kerugian ekonomi


5/45

5

diperkirakan naik setiap tahun dan akan mencapai angka 600 milyard dolar per tahun pada

15 tahun depan (Akorede dkk., 2012). Akumulasi gas CO2 yang tak terkendali di atmosfer

bumi dipandang sebagai variabel penggerak pemanasan global (Viola dkk., 2010). Bahan

bakar fosil seperti, minyak bumi, batubara dan gas masih merupakan sumber energi utama

dunia sekarang ini. Seberapa besar cadangan energi fosil dunia dan kapan sumber energi ini

akan habis adalah merupakan pertanyaan yang fundamental dan perlu dijawab secara ilmiah.

Formla baru yang digunakan untuk menghitung seberapa lama sumber energi fosil akan habis

menggunakan model Klass. Telah dilakukan perhitungan dengan model ini mendapatkan

bahwa waktu habis sumber minyak, batubara dan gas masing-masing 35, 107 dan 37 tahun

(Shafiee dkk., 2009).

Maka perlu dicari sumber energi baru dan terbarukan yang ramah lingkungan baik

pemrosesan dan penggunaannya. Sumber energi yang tersedia melimpah di permukaan bumi

adalah lignoselulosa. Bahan ini disintesis secara biologis melalui fotosintesis dengan laju

produksi 1011 ton per tahun (Fessenden dkk., 1998). Bahan ini yang kemudian dapat

dihidrolisis menjadi gula dan selanjutnya difermentasi membentuk bahan bakar etanol.

Bahan lignoselulosa adalah bahan yang terdapat dalam tanaman yang tersusun atas

selulosa, hemiselulosa dan lignin. Struktur selulosa dilihat dari sambungan β-glikosida

memberikan orientasi monomer-monomer glukosa yang terikat kuat satu sama lainnya.

Ikatan-ikatan satu sama lain tersebut sering juga disebut ikatan glikosida β(1→4 ) (Zumdahl,

1992). Molekul selulosa seluruhnya berbentuk linear dan mempunyai kecenderungan kuat

membentuk ikatan hidrogen antar molekul. Sebagai akibat dari struktur yang berserat dan

ikatan-ikatan hidrogen yang sangat kuat, selulosa mempunyai kekuatan tarik yang tinggi dan

tidak larut dalam kebanyakan pelarut (Sjöstrom, 1998). Kajian dari beberapa laporan paper

bahwa selulosa mempunyai struktur teratur (kristalin), maka selulosa sulit untuk didegradasi

menjadi gula sederhana melalui teknik konvensional hidrotermal maupun enzimatik (Toor

dkk., 2011).

Disamping selulosa dalam kayu maupun jaringan tanaman lainnya terdapat sejumlah

polisakarida yang disebut poliosa atau hemiselulosa. Hemiselulosa adalah bagian

polisakarida yang cukup banyak terdapat pada tanaman dan sebagai sampah pada industri-

industri etanol berbasis pati dan gula. Hemiselulosa tersusun atas polimer heterogen dan

mempunyai sifat fermentasi yang rendah pada kerja mikroba dan material ini merupakan

penyusun 20-40% biomass tanaman. Polimer ini tersusun atas berbagai unit gula, rantai lebih

pendek dan mempunyai percabangan rantai molekul yang tidak teratur (Girio dkk., 2010).Karena berbentuk amorphous, hemiselulosa (atau xylan) mempunyai derajat kristalin yang


6/45

6

lebih rendah dari pada selulosa lebih mudah untuk didegradasi menjadi gula sederhana

melalui teknik hidrotermal maupun enzimatik (Fengel, dkk., 1985).

Indonesia merupakan negara agraris yang menghasilkan beragam hasil pertanian yang

melimpah . Salah satu hasil pertanian yang menonjol di Indonesia adalah kelapa. Sabut dari

buah kelapa masih dikembangkan sebatas sebagai media tanaman dan produk kerajinan

sisanya akan menjadi limbah dengan kontribusi yang sangat besar dari volume total sampah

domestik. Hal ini menunjukan bahwa proses pengembangan sabut kelapa untuk menaikkan

nilai ekonomisnya masih belum maksimal (Gunasekaran, dkk., 2012).

Proses degradasi lignoselulosa (termasuk degradasi lignin) dengan teknik kimia dan

fisika telah dilakukan yang berhasil mendegradasi struktur kristal selulosa, sehingga

meningkatkan kerja enzim pada proses hidrolisis (Chunping Y., dkk., 2008), (Kumar dkk.,

2010), (Spigno dkk., 2008), (Kim dan Hong, 2001),dan (Zhu S., dkk., 2006).

Namun demikian, metode degradasi lignoselulosa dengan asam ini memiliki

kelemahan pada proses penggunaan asam dalam jumlah besar dan juga bahan ini sulit

didaur ulang karena asam mempunyai titik didih yang hampir sama dengan air sehingga

biaya tinggi dan mencemari lingkungan. Sementara itu teknik degradasi sub dan superkritis

juga sangat mahal dan sangat sulit diaplikasikan dalam skala industri karena faktor

keamanan, sehingga kurang ekonomis.

Metode degradasi lignoselulosa, yang selanjutnya akan disebut pretreatment ,

menggunakan ionic liquid merupakan metode yang baru dan memiliki banyak kelebihan

antara lain larutan ionic liquid memiliki tekanan uap yang rendah, stabilitas panas yang

tinggi, mudah melarutkan banyak senyawa, serta dapat didaur ulang. Bagas tebu ( sugar cane

baggase, SCB) telah berhasil dikonversi menjadi gula dan ethanol dengan menggunakan pre

treatment ionic liquid 1-Allyl-3-methylimidazolium chloride ([Amim]Cl). Larutan, 1-Allyl-

3-methylimidazolium chloride berhasil melarutkan SCB, dan proses ini memperlihatkan

adanya penurunan indeks kristal menjadi 42%. Metode ini dapat meningkatkan aktifitas

enzim pada proses hidrolisis serta proses ini tidak berdampak negatif pada proses fermentasi

(Zhu Z dkk., 2012).

Studi ini akan melakukan degradasi lignoselulosa sabut kelapa dengan menggunakan

ionic liquid, 1,3-methylmethylimidazolium dimethyl phosphate dengan melakukan

pretreatment lignoselulosa sabut kelapa (1) dengan alkalin, ionic liquid, alkalin+ionic liquid,

dan sebagai pembanding adalah lignoselulosa tanpa pretreatment. Pertama ionic liquid, 1-

methyl-3-methyl-imidazolium, disintesis dengan mereaksikan antara 3-methyl phosphate dan2-methylimidazole pada temperatur 150oC. Untuk memverifikasi terbentuknya ikatan kimia


7/45

7

akan dilakukan pengukuran NMR dan FTIR. Kemudian studi akan dilanjutkan dengan proses

hidrolisis enzimatik untuk ketiga bahan lignoselulosa sabut kelapa. Bahan lignoselulosa ini

akan dianalisis hubungan antara konsentrasi gula/etanol terhadap temperature pretreatment,

struktur kristal dan waktu pretreatment ionic liquid pada lignoselulosa. Akhirnya studi akan

mempekajari struktur kristal bahan setelah dilakukan pretreatment dengan karakterisasi SEM,

XRD dan FTIR serta hubungan mereka dengan performa proses hidrolisis enzimatik dan

fermentasi.

1.2. Perumusan Masalah

Pemanasan global yang diakibatkan oleh gas CO2 dari pembakaran bahan bakar fosil

adalah menjadi permasalahan utama dunia saat ini dan perlu ditanggulangi. Dari perhitungan

didapatkan bahwa sumber minyak, batubara dan gas akan habis masing-masing 35, 107 dan

37 tahun mendatang. Bahan lignoselulosa dari limbah sabut kelapa tersediah sangat banyak

di Indonesia, khususnya di daerah Sulawesi Utara. Selulosa dan hemiselulosa pada bahan

lignoselulosa sangat sulit didegradasi dengan teknik enzimatik karena mereka terlindungi

oleh lignin dan ikatan hidrogen antar molekul pada gugus OH. Metode pretreatment

lignoselulosa dengan teknik konvensional menggunakan asam memiliki kelemahan karena

asam sangat sulit didaur ulang sehingga mencemari lingkungan. Metode baru seperti teknik

sub dan superkritis sangat sulit diaplikasikan pada skala industri karena menggunakan

tekanan 100-300 bar dan juga sangat mahal sehingga kurang ekonomis. Untuk itu perlu

metoda pretreatment yang ramah lingkungan dan dapat dilakukan pada kondisi suhu dan

tekanan rendah sehingga mudah diaplikasikan.

1.3. Tujuan Penelitian

Membuat bahan ionic liquid, 1,3-methylmethylimidazolium dimethyl phosphate,

[MMIM][DMP], dengan mereaksikan reaktan Methylimidazole dan Trymethylphosphat.

Menganalisis struktur ionic liquid yang terbentuk dengan menggunakan teknik pengukuran

NMR dan FTIR. Melakukan pretreatment bahan lignoselulosa sabut kelapa dengan ionic

liquid [MMIM][DMP] dan enzimatik. Melakukan karakterisasi bahan lignoselulosa dengan

menggunakan teknik spektro FTIR, dan XRD. Melakukan hidrolisis bahan yang telah

dilakukan pretreatment untuk mengkonversi menjadi gula yang siap difermentasi dan

melakukan pengukuran kandungan gula total dengan fotometri (DNS)dan kandungan gula

fraksional dengan HPCL. Melakukan proses fermentasi untuk mengubah gula menjadi bio

etanol dan mengukur kandungan etanol yang dihasilkan dengan HPLC.


8/45

8

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Bahan Lignoselulosa

Bahan lignoselulosa tersusun atas selulosa, hemiselulosa dan lignin yang merupakan

komponen penyusun utama tanaman dan serat alamiah. Prosentasi ketiga komponen ini

berbeda pada tanaman, sebagai contoh kayu keras prosentasi selulosa (49%), hemiselulosa

(25%), dan lignin (22%). Struktur selulosa dilihat dari sambungan β-glikosida memberikan

orientasi monomer-monomer glukosa terikat kuat satu sama lainnya melalui ikatan glikosida

β(1→4 ) (Zumdahl, 1992). Ikatan-ikatan satu sama lain tersebut sering juga disebut ikatan

glikosida β(1→4 ). Selulosa juga terhalang dengan ikatan hidrogen pada gugus OH dan

lignin sehingga menyulitkan enzim untuk memutuskan selulosa menjadi glukosa. Molekul

selulosa seluruhnya berbentuk linear dan mempunyai kecenderungan kuat membentuk

ikatan hidrogen intra-molekul.

Sebagai akibat dari struktur yang berserat dan ikatan-ikatan hidrogen yang sangat

kuat, selulosa mempunyai kekuatan tarik yang tinggi dan tidak larut dalam kebanyakan

pelarut (Sjöstrom, 1998). Karena selulosa mempunyai struktur teratur (kristalin), maka

selulosa sulit untuk didegradasi menjadi gula sederhana melalui teknik konvensional

hidrotermal maupun enzimatik (Toor dkk., 2011).

Disamping selulosa dalam kayu maupun jaringan tanaman lainnya terdapat sejumlah

polisakarida yang disebut poliosa atau hemiselulosa. Golongan dari fraksi-fraksi hemiselulosaini bergantung pada tipe gula yang ditemukan. Monomer-monomer yang ditemukan dalam

hemiselulosa adalah D-xylosa, D-manosa, D-galaktosa dan L-arabinosa dan termasuk juga

xylan, mannan, galaktan dan arabinan sebagai heteropolymer utama. Hemiselulosa disebut

juga xylan yang merupakan penyusun utama hemiselulosa sebagian besar memiliki monomer

D-xylosa. Xylan tersusun atas ikatan-ikatan rantai bercabang dari −(1 → 4) dan rantai tak

bercabang D-xylopiranosa (Bastawde 1992).

Hemiselulosa adalah bagian polisakarida terbesar yang banyak terdapat pada tanamandan sebagai limbah pada industri-industri etanol berbasis pati dan gula dan juga tersusun atas

polimer heterogen dan mempunyai sifat fermentasi rendah pada kerja mikroba. Hemiselulosa

tersusun atas berbagai unit gula, rantai lebih pendek dan mempunyai percabangan rantai

molekul yang tidak teratur (Girio FF., dkkl., 2010).. Karena hemiselulosa mempunyai struktur

kurang teratur (amorf ), maka hemiselulosa lebih mudah untuk didegradasi menjadi gula

sederhana melalui teknik hidrotermal maupun enzimatik.


9/45

9

2.2. Delignifikasi dan Pretreatment Lignoselulosa

Sebelum bahan selulosa dan hemiselulosa digunakan seperti pembuatan gula, kedua

bahan tersebut harus diekstrak dari bahan lignoselulosa. Proses delignifikasi bahan

lignoselulosa dapat menggunakan metode ekstraksi chlorination dan alkalin. Ada hubunganlinear antara delignifikasi dan hasil dari proses hidrolisis lignoselulosa menjadi gula (Koullas

dkk., 1993). Bahan lignoselulosa dari bagas tebu (SCB) dilakukan delignifikasi dengan

menggunakan kombinasi NaOH dan ekstrak enzim ligninolytic yang dihasilkan dari

Pleurotus ostreatus IBL-02 dengan maksud untuk melakukan depolimerisasi lignin dan

selulosa. Dengan pretreatment alkalin (4% NaOH) dan enzim ligninolytic (25 mL)

menyebabkan delignifikasi masing-masing, 48,7 dan 33,6%. Setelah dilakukan proses

hidrolisis dan fermentasi pada kedua substrat menghasilkan bio etanol 18,2 and 16,3 g/L.(Asgher dkk., 2013).

Studi degradasi bahan lignoselulosa dari daun kelapa dilakukan dengan teknik alkalin

dan chlorite. Metode ini memperlihatkan peningkatan kandungan mikrofibril dari 0,373 kg

/kg menjadi 0,896 kg/ kg setelah aplikasi beberapa perlakuan, termasuk, delignifikasi chlorite

dan ekstraksi alkalin dari lignin dan hemiselulosa. Indeks kristalinitas yang diperoleh dari

XRD dan FTIR dari sampel sebelum perlakuan dan ekstrak microfibril selulosa didapat

masing-masing 42,3 dan 477. Indeks kristalinitas meningkat karena menurunnya kandungan

lignin dan hemiselulosa dalam proses delignifikasi ini. Dari studi ini didapatkan bahwa

diameter microfibril pada jangkauan 10-15µm (Maheswari dkk., 2012).

Selulosa I telah berhasil ditransformasi menjadi selulosa II terhidrasi dengan larutan 5

N NaOH selama 1 jam pada temperatur ruang dan diikuti dengan pencucian dengan air.

Struktur dari selulosa II terhidrasi berubah menjadi selulosa II setelah dilakukan pemanasan.

Selulosa II terhidrasi memperlihatkan struktur hanya sepanjang arah (11̅ 0). Tampilan yang

lebih amorf dari selulosa terhidrasi ini karena molekul air berikatan hidrogen dengan

selulosa. Pada tahap hidrolisis dari sampel selulosa I, selulosa II terhidrasi dan selulosa II

dilakukan pada temperatur 37oC menggunakan campuran enzim selulose dan b-glucosidase.

Hidrolisis selulosa II terhidrasi berjalan jauh lebih cepat daripada dua substrat lainnya,

sementara rasio sakarifikasi selulosa II hanya sedikit lebih tinggi daripada selulosa I. Telah

dilakukan perlakuna yang sama untuk bahan lignoselulosa dari bagas tebu untuk selulosa I,

selulosa II kering dan selulosa II terhidrasi yang memperlihatkan hasil yang mirip dengan

selulosa kristal (Wada dkk., 2010). Telah diketahui bahwa kristal lignoselulosa terhubung

satu sama lain melalui grup OH (alcoholic hydroxyls/weak acids). Pretreatment bahan


10/45

10

lignoselulosa dengan alkalin dapat merusak bahkan memutuskan ikatan ini melalui reaksi:

Serat-OH + NaOH → Serat-O−Na+ + H2O. Dari analisis kimia dari serat didapatkan bahwa

sebagian besar selulosa dapat diregenerasi dan prosentasi lignin turun secara signifikan

sebesar 18%. Tapi, terjadi kenaikan indeks kritalinitas pada pretreatment NaOH pada orde

43% untuk 5% NaOH. Hal ini terjadi karena adanya pelarutan hemiselulosa (amorpous)

sehingga bahan akan menjadi lebih teratur. Pada kosentrasi NaOH lebih besar dari 5%, mulai

terjadi perubahan struktur dari selulosa I menjadi selulosa II (Sghaier dkk., 2012).

2.3. Komposisi Sabut Kelapa (Husk Composition)

Sabut kelapa dengan varitas dan kematangan berbeda ternyata mempunyai sifat fisik

dan komposisi berbeda. Rata-rata sabut kelapa kering mempunyai besar kerapatan sekitar

( ρcoir = 1,2 – 1,3 g/cm3). Dari analisis kimiawi mengindikasikan bahwa kandungan selulosa

sekitar 33% dalam dinding sel, sedangkan hemiselulosa (komponen xylosa) adalah 12%.

Pengaruh kematangan pada komposisi kimia dari sabut kelapa adalah sangat kecil. Komposisi

gula sabut kelapa terhadap waktu pemetikan kelapa dari 6 sampai 11 bulan memperlihatkan

bahwa adanya penurunan senyawa-senyawa ekstrakt, sementara selulosa, hemiselulosa dan

lignin naik (Van Dam dkk., 2006).

2.4. Sintesis Ionic Liquid dan Analisis

Sintesis ionic liquid 1,3-methylmethylimidazolium dimethylphosphate dapat

digambarkan seperti pada. Jumlah molar yang sama dari 1-methylimidazolium and trimethyl phosphate ditambahkan ke labu round-bottomed yang dihubungkan dengan kondensor refluks

dan reaksi dilanjutkan selama 10 jam pada 150 ◦C dan sambil diaduk.

Komponen-komponen sintesis ionic liquid umumnya terdiri atas, electric heating

jacket, sample vessel, kondensor, termometer, Manometer Hg, labu, pompa vakum, dan

valve. Struktur ionic liquid [MMIM][DMP] dikarakterisasi dengan 1H NMR (400 MHz,

D2O, ppm). Adapun pergeseran kimia (chemical shift ) untuk spektrum 1H NMR (ppm, D2O)

jatuh pada: 8,456 [s, 1H], 7,219 [s,1H], 7,215 [s, 1H], 3,684 [s, 6H], 3,370 [d, 3H] dan3,343 [d, 3H] (He dkk., 2010).

2.5. Pretreatment Lignoselulosa dengan Ionic Liquid

Ionic liquid didefinisikan sebagai larutan berbasiskan garam yang mempunyai titik

leleh di bawah titik leleh air dan sebagian besar berfasa cair pada temperatur ruang, 25 oC.

(Wasserscheid dkk., 2002). Mekanisme pelarutan selulosa dalam ionic liquid melibatkan

atom oksigen dan hidrogen pada selulosa – OH dalam formasi kompleks elektron donor-

elektron akseptor (EDA) yang berinteraksi dengan ionic liquid.


11/45

11

Atom-atom pada selulosa bertindak sebagai elektron pair donor dan atom hidrogen

bertindak sebagai elektron akseptor. Sedangkan kation pada ionic liquid bertindak sebagai

pusat elektron akseptor dan anion sebagai pusat elektron-donor. Dua pusat tersebut harus

berlokasi cukup dekat jaraknya sehingga memungkinkan terbentuknya interaksi kompleks.

Interaksi tersebut pada selulosa – OH dan ionic liquid, atom-atom oksigen dan hidrogen dari

grup hidroksil terpisah sehingga terbukanya ikatan hidrogen antara rantai molekul selulosa

dan akhirnya selulosa terlarut (Feng dkk., 2008).

Kristalinitas adalah salah satu faktor yang sangat penting dalam proses hidrolisis

enzimatik bahan lignoselulosa. Enzim selulase tidak dapat masuk dengan sempurna pada

bagian-bagian Kristal pada bahan lignoselulosa. Nilai TCI turun dari 0,92 untuk bahan tanpa

perlakuan menjadi 0,83, 0,73, dan 0,71, untuk bahan yang dilakukan pretreatment dengan

NMMO, [BMIM][OAc], dan [EMIM][OAc]. Hidrolisis dan fermentasi dari bahan yang

dilakukan pretreatment dengan kristalinitas yang rendah, menghasilkan glukosa dan etanol

yang lebih tinggi dari pada yang tidak dilakukan pretreatment. Jadi, pengurangan

kristalinitas suatu bahan lignoselulosa dapat menjadi alasan utama untuk peningkatan

hidrolisis dengan solven ionic liquid (Shafiei, dkk., 2013).

Ionic liquid, 1-ethyl-3-methylimidazolium diethylphosphonate ([EMIM]DEP) dapat

melarutka selulosa selama 10 menit di bawah temperatur 90 oC. Hasil pengukuran SEM dan

XRD, selulosa setelah dilarutkan dalam ionic liquid, memperlihatkan bahwa terjadi

perubahan struktur Kristal dari selulosa I menjadi selilosa II. Kurva XRD dari selulosa asal

disebut struktur selulosa I yang mempunyai puncak kristalin kuat pada 14.26◦, 16.77◦ dan

22.58◦ berhubungan dengan bidang Kristal (110), (110̅ , dan (002). Dan puncak yang lemah

di 34.64◦ berhubungan dengan bidang (004). Setelah pelarutan dan regenerasi, selulosa

melakukan dilatasi dari selulosa I menjadi selulosa II dengan kehadiran puncak Kristal yang

melebar di sekitar 12.5◦ dan 20.0◦ (Zhao dkk., 2012).

2.6. Hidrolisis Enzimatik

Dalam sel hidup, enzim bertindak sebagai katalis secara bilologis. Enzim adalah biokatalis

yang diproduksi oleh jaringan makhluk hidup, yang berfungsi untuk mengkatalisa reaksi-reaksi yang

terjadi dalam jaringan. Jadi sebagai katalis dapat mempercepat reaksi kimia. Molekul enzim tiga

dimensi mempunyai tempat aktif (active site), suatu tempat yang akan melakukan interaksi dengan

molekul kimia yang spesifik. Enzim dapat melakukan orientasi dari substrat ke suatu posisi yang

dapat meningkatkan probabilitas suatu reaksi kimia. Pasangan enzim-substrat terbentuk hanya

sementara yang dapat menurukan potensial penghalang yang disebut energi aktifasi dari reaksi

(Tortora dkk., 2007). Peranan dari enzim yang paling diketahui bahwa enzim menurunkan energi


12/45

12

aktifasi dari suatu reaksi kimia. Mekanisme reaksi kerja enzimatik mempunyai beberapa tahapan,

yaitu: (1). Permukaan dari substrat melakukan kontak dengan suatu daerah spesifik pada permukaan

molekul enzim yang disebut tempat aktif. (2). Terjadi pembentukan senyawa antara yang bersifat

sementara disebut paduan enzim-substrat (enzyme-substrat complex). (3). Molekul substrat

ditransformasi dengan penyusunan kembali atom-atom, pemutusan molekul substrat, kombinasi

dengan molekul substrat lainnya. (4). Molekul substrat yang telah ditransformasi menghasilkan

produk yang dilepaskan dari molekul enzim karena tidak ada lagi kesesuaian dengan tempat aktif dari

enzim. (5). Enzim yang tidak mengalami perubahan menjadi bebas untuk bereaksi dengan molekul

substrat lainnya (Tortora dkk., 2007). Paduan ini kemudian terputus membentuk produk dan

kemudian teregenerasi menjadi enzim bebas (Lee 1992).

2.7. Enzim Xylanase

Hemiselulosa adala polimer heterogen yang tersusun atas pentosa (D-xylosa, D-arabinosa), hexosa (D-mannosa, D-glukosa, D-galaktosa) dan sugar acids. Hemiselulosa

dalam kayu yang agak keras terutama disusun oleh xylan, sementara pada kayu yang lunak

adalah glukoman. Ada beberapa enzim yang bertanggung-jawab untuk degradasi

hemiselulosa. Dalam degradasi xylan, enzim endo-1,4-β-xylanase, β-xylosidase, α-

glucuronidase, α-Larabinofuranosidase dan acetylxylan esterase, masing-masing menyerang

sambungan yang berbeda pada hemiselulosa. Dalam degradasi glukoman, enzim β-

mannanase, adan β-mannosidase memotong ikatan-ikatan polimer (Kumar dkk., 2008).

Klasifikasi enzim xylanases terbaru dilaporkan oleh (Topakas dkk., 2013) adalah: 1,

endo--1,4-xylanases (EC 3.2.1.8); 2, -xylosidase (EC 3.2.1.37); 3, α-L-arabinofuranosidase

(EC 3.2.1.55); 4, α-glucuronidase (EC 3.2.1.139); 5, Feruloyl esterase (EC 3.1.1.73); 6,

acetylxylan esterase (EC 3.1.1.72); 7, glucoronoyl esterase (belum diberi kode). Yang

menarik dari model ini adanya enzim Feruloyl esterase (EC 3.1.1.73) dan enzim glucoronoyl

esterase yang berfungsi untuk memutuskan ikatan unit-unit xylosa dengan lignin. Pemutusan

enzimatik dari ikatan-ikatan pada hemiselulosa terjadi melalui mekanisme hidrolisis asam

atau air. Jenis mikroorganisme yang sudah umum menghasilkan xilanase ialah dari golongan jamur

dan bakteri. Adapun jenis jamur yang berpotensi menghasilkan enzim xilanase yaitu jamur

Trichoderma ressei. Trichoderma adalah suatu jamur filamen yang secara luas berada di dalam tanah,

tumbuh-tumbuhan yang membusuk, dan kayu.

2.8. Enzim Selulase

Polisakarida yang dominan adalah selulosa yang berbentuk Kristal rantai linear 1,4’ -

-D-glucose (Fessenden dkk., 1998). Pada jurnal-jurnal yang ditulis 5 tahun terakhir

umumnya ditulis -(1,4)-D-glucan (Buckeridge dkk., 2011). Ada tiga tipe utama aktifitas


13/45

13

enzimatik yang dirangkum dari beberapa jurnal oleh (Lynd, dkk., 2002) yaitu, (i)

endoglucanases atau 1,4- β -d-glucan-4-glucanohydrolases (EC 3.2.1.4), (ii) exoglucanases,

termasuk 1,4- β -d-glucan glucanohydrolases (yang juga dikenal sebagai cellodextrinases) ( EC

3.2.1.74) dan 1,4- β -d-glucan cellobiohydrolases (cellobiohydrolases) (EC 3.2.1.91), dan (iii)

β -glucosidases atau β -glucoside glucohydrolases (EC 3.2.1.21). Fungsi dari endoglucanases

adalah memotong sambungan ikatan hidrogen secara random dan bentuk amorpous internal

pada rantai polisakarida dari selulosa. Model reaksi dapat ditulis ( ∙∙∙∙

) → ( ()) di mana (selulosa)m disebut juga oligosakarida

dengan panjang rantai berbeda-beda. Exoglucanases bertidak untuk mereduksi rantai

polisakarida selulosa yang dapat juga melepaskan glukosa ( glucanohydrolases) atau

cellobiose (cellobiohydrolase) sebagai produk utama. Exoglucanases juga dapat menyerang

pada selulosa kristalin dengan cara kira-kira mengupas rantai-rantai selulosa dari struktur

kristalin. Sedangkan enzim β-Glucosidases berfungsi untuk menghidrolisis cellobiose

menjadi glukosa. Pemutusan enzimatik dari ikatan β-1,4-glucosidic pada selulosa terjadi

melalui mekanisme hidrolisis asam atau air. (Lynd dkk., 2002). Model lain yang lebih

sederhana dalam proses hidrolisis bahan selulosa menjadi gula diusulkan juga oleh (Kumar

dkk., 2008). Model ini bahwa enzim endoglucanases menyerang secara acak ikatan internal

dari rantai selulosa. Enzim cellobiohydrolases menyerang ujung-ujung rantai menlepaskan

cellobiose. Sementara enzim β-glucosidases adalah hanya aktif pada cello-oligosakarida dan

cellobiose membebaskan monomer-monomer glukosa dari cellobiose.

2.9. Studi Pendahuluan

Penelitian ini adalah sebenarnya rangkaian dari penelitian-penelitian sebelumnya yang

telah dilakukan, yaitu teknologi fermentasi gula menjadi etanol, pembuatan etanol dari

bahan baku nira aren, ubi kayu, jagung, dan dari bahan-bahan pati lainnya. Pembuatan bahan

bakar etanol pengganti minyak tanah dan pembuatan bahan bakar gasohol berbasis etanol

aren. Karena bahan baku di atas berbasis makanan, maka Tim mengalihkan penelitian etanol

dengan menggunakan bahan baku lignoselulosa. Studi pendahuluan termasuk yang telah

dicapai pada tahun I adalah, sintesis ionic liquid, pretreatment lignoselulosa sabut kelapa

dengan ionic liquid, dan hidrolisis substrat lignnoselulosa menjadi gula. Tim pengusul juga

telah berhasil melakukan pembuatan gula dan etanol dari bahan lignoselulosa jerami padi

dengan teknik pretreatment NaOH dan Asam.


14/45

14

2.10. Peta Jalan Penelitian

Tahun Pencapaian Penelitian Sumber Dana

2005 Kajian referensi tentang pembuatan etanol Mandiri

2006 Teknologi Fermentasi gula aren Mandiri

2006 Pembuatan etanol medis (75%) dari nira aren Mandiri

2006 Pembuatan bahan bakar etanol pengganti minyak tanah Pemprov SULUT

2007 Pembuatan etanol 95% dari aren dengan destilasi refluks DIKTI

2008 Pembuatan etanol untuk biodiesel Pemkab Minahasa

2009 Pembuatan etanol 95% dari ubi kayu dan jagung DIKTI

2010 IbM Petani alkohol di Minahasa Selatan (Pengabdian) DIKTI

2010 Pembuatan etanol 99% dan gasohol DIKTI

2011 Kajian referensi etanol dari lignoselulosa Mandiri2012 Set up Laboratorium Lignoselulosa Mandiri

2013 Sintesis Ionic liquid, pretreatment lignoselulosa sabut kelapa,

dan hidrolisis substrat menjadi gula

DIKTI

2014 Pembuatan etanol dari lignoselulosa debu sabut kelapa DIKTI

BAB 3. METODE PENELITIAN

3.1. Persiapan Bahan Baku Lignoselulosa Sabut Kelapa

Sebelum digunakan bahan sabut kelapa dikeringkan dan kemudian digiling sampai

ukuran material sekitar 70-120 mesh. Karena ukuran tidak merata, maka material perlu

diayak dan yang digunakan hanya ukuran 120 mesh. Adapun pengayak menggunakan mesin

Retsch GmBh Rheinische Strade 36 4278, Haan, Germany di Lab Energi LPPM ITS

Surabaya.

3.2. Sintesis Ionic Liquid 1,3-methylmethyl imidazoli um dimethyl phosphate

Adapun prosedur dari sintesis IL, 1,3-methylmethylimidazolium dimethyl phosphate,

[MMIM][DMP] adalah sebagai berikut: peralatan diset up seperti yang ditunjukkan pada

gambar; massa masing-masing reaktan ditimbang; reaktor disterilkan dengan gas nitrogen

( purging ); kedua reaktan, TMP dan MIM dimasukan ke dalam reaktor pada kondisi normal,

tekanan 1 atm dan temperatur ruang; permukaan larutan raktan disterilkan lagi dengan gas

nitrogen selama 5 menit dan dilakukan pada kondisi atmosfer nitrogen; hot plate dialiri arus

listrik pada beda potensial 220 volt dan temperatur diset pada 150 oC (He dkk., 2010). Reaksi

akan dilakukan pada kondisi normal selama 15 jam sambil diaduk dengan sangat tinggi.


15/45

15

Reaksi ini eksotermik artinya bahwa jumlah panas pembentukan reaktan-reaktan lebih besar

dari pada reaksi pembentukan produk, sehingga ada sejumlah panas yang dilepaskan ke

lingkungan. Setelah reaksi berjalan kurang lebih 15 jam, reaksi dihentikan dengan mematikan

aliran listrik pada hotplate dan temperatur diturunkan sampai titik normal. Kemudian larutan

dicuci dengan menggunakan diethyl-ether untuk menghilangkan/menyerap bahan bahan yang

tak bereaksi.

Dari proses ini akan didapatkan produk akhir ionic liquid, [MMIM][DMP], dengan

berat molekul 222.2 g/mol, berwarna kuning. Analisis struktur ionic liquid [MMIM][DMP]

akan dilakukan karakterisasi dengan NMR 1H, JNE-ECS-400MHz, Jeol Japan yang berada

di Lab Herbal Medicine Research Group Universitas Airlangga. Sebelum dilakukan

karakterisasi, produk ionic liquid dilarutkan dengan DMSO (D6), selanjutnya larutan

dimasukan ke dalam tabung 5 mL dan proses karakterisasi dilakukan. Dari proses

karakterisasi ionic liquid diharapkan akan didapatkan chemical shift untuk spektrum 1H

NMR pada: 1 [1H,s,HCHN], 2 [2H,m,NCHCHN], 3 [6H,s,H3 CNCHNCH3], 4

[6H,d,P(OCH3)2], urutannya seperti pada gambar di bawah ini (He dkk., 2010).

Karakterisasi produk ionic liquid akan dilanjutkan dengan pengukuran dengan FTIR

Model FT/IR-4200 type A Company Jasco, No B015261018. Dari pengukuran ini akan

didapat bilangan gelambang (1/cm) untuk ikatan =C-H (2750-3300), C=N (1500-1700),

sedangkan untuk imidazole bilangan gelombangnya 756,06, P=O (1570-1573) dan P-OR

(1048-1248), (Fang Yang dkk., 2010 dan Fessenden dkk., 1998).

3.3. Analisis Komposisi Kimia Lignoselulosa Sabut Kelapa

Analisis kimia lignoselulosa akan dilakukan sebagai berikut: larutan H2SO4

dipersiapkan, kemudian dilanjutkan dengan analisis komposisi. Satu gram serbuk sabut

kelapa kering (telah dipanaskan selama 24 jam temperatur 60oC), dengan variabel massa a,

ditambahkan pada 150 ml H2O kemudian dipanaskan pada temperatur 100oC selama 1 jam, di

mana labu dihubungkan dengan kolom refluks. Pada proses ini akan dikeluarkan material-

material ekstrak, seperti air, asam, gula, etanol, phenol dan lain-lain. Residu disaring dengan

kertas saring Whatman Cat No 1440 125 GE Healthcare UK dan kemudian residu dicuci

dengan air panas 300 mL untuk mengeluarkan sisa-sisa ekstrak. Residu dikeringkan dengan

oven (VWR 1350 G) pada temperatur 60 oC sampai beratnya konstan dan kemudian

ditimbang, dengan massa b. Residu ditambahkan 150 ml H2SO4 1 N, kemudian campuran

dipanaskan dalam labu selama 1 jam pada suhu 100oC di mana labu dilengkapi dengan

wáterbath dan dihubungkan dengan kolom refluks. Pada tahap ini, larutan H2SO4 melarutkan


16/45

16

hemiselulosa yang mempunyai struktur agak amorf sedangkan selulosa berubah orientasinya

menjadi amorf.

Residu yang diperoleh dicuci dengan air dan disaring sampai pH air mendekati 7 atau

netral dilanjutkan dengan pengeringan sampai massanya konstan, massa c. Residu kering

ditambahkan 10 ml H2SO4 72% dan dibiarkan pada suhu kamar selama 4 jam. Residu dengan

massa c ditambahkan 150 ml 1N H2SO4 dan direfluks pada temperatur 100oC selama 1 jam

dilengkapi dengan wáterbath dan kolom refluks dilengkapi dengan kondenser. Pada proses

ini, H2SO4 akan melarutkan selulosa yang pada proses sebelumnya telah menjadi amorf.

Residu dicuci dengan air dan disaring kemudian dipanaskan pada temperatur 60 oC sampai

massanya konstan sebagai massa d. Tahap selanjutnya residu dipanaskan sampai 600 oC pada

tungku ( Furnace Linn high therm VMK 135 Germany) selama 3-4 jam dan kemudian abunya

ditimbang sebagai massa e.

3.4. Pretreatment Lignoselulosa sabut kelapa dengan Ionic liquid

Tahap selanjutnya adalah melakukan pretreatment bahan lignoselulosa dari sabut

kelapa dengan menggunakan ionic liquid. Adapun desain peralatan sama dengan desain

peralatan dalam sintesis ionic liquid. Pertama massa sabut kelapa sebesar 1 gram dimasukan

ke dalam labu Erlenmeyer 250 mL ( Pyrex Iwaki glass Japan) serta diletakkan di atas hot

plate yang dilengkapi dengan pengaduk. Mencampurkan serbuk sabut kelapa ke ionic liquid

(15 mL) secara bertahap sampai terbentuk larutan yang hampir homogen yang menandakan

terjadinya interaksi antara selulosa dan ionic liquid. Proses pelarutan sabut kelapa akan

dilakukan pada temperatur moderat di antara 90 sampai 120oC dan tekanan 1 atmosfer.

Proses pelarutan akan dilakukan selama 15 jam dan setelah itu dilakukan penyaringan

residu (padatan) dengan kertas saring Whatman pada corong Buchner yang diletakkan di atas

labu vakum (Duran Schott Mainz) dengan bantuan pompa vakum (Welch Vacuum Pump

Thomas Industries Inc. USA). Sebelum dilakukan proses penyaringan ini, larutan

ditambahkan etanol untuk memutuskan interaksi ionik antara selulosa dan ionic liquid

sehingga selulosa dan padatan lainnya mengendap dan lignin terurai sempurna dalam larutan.

Dalam proses penyaringan akan ditambahkan sejumlah etanol dan diikuti dengan air untuk

melakukan pencucian residu sampai netral, kemudian residu dikeringkan dalam oven pada

temperatur 60 oC selama 24 jam.

3.5. Tahap Pretreatment sabut kelapa dengan basa (alkalin):

Salah satu proses delignifkasi dari bahan lignoselulosa adalah dengan pencampuran

NaOH . Bahan serbuk lignoselulosa sabut kelapa berukuran 120 mesh dan bermassa 50 gram


17/45

17

dicampur dengan 1000 mL larutan 1 % NaOH , kemudian dipanaskan pada tekanan 1 atm dan

temperatur 60 oC selama 8 jam; labu raktor dihubungkan dengan kolom refluks.

Setelah selesai proses pretreatment, dilanjutkan dengan proses penyaringan padatan

dengan menggunakan kertas saring Whatman pada labu Buchner di bawah kondisi tekanan

lebih kecil dari 1 atm, seperti pada proses penyaringan padatan setelah pretreatment ionic

liquid. Tingkat basah pada residu yang didapatkan akan dinetralkan melalui pencucian

berulangkali dengan air panas (70 - 80oC) hingga lignoselulosa sabut kelapa mencapai pH

mendekati 7. Padatan yang telah berhasil dilakukan pretreatment dipanaskan pada temperatur

100 oC selama 2 jam untuk menghilangkan air dan sisa basa. Setalah didinginkan, sampel

diisolasi pada suatu kemasan tertutup dan disimpan (Widjaja, 2009).

3.6. Tahap Pretreatment Sabut Kelapa+Alkalin+Ionic liquid

Pada tahap pretreatment dengan ionic liquid, pertama sabut kelapa (yang telah

dilakukan pretreatment alkalin) bermassa 1 gram dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer 250

mL ( Pyrex Iwaki glass Japan) dan diletakkan di atas hot plate yang dilengkapi dengan

magnetik stirrer. Mencampurkan serbuk sabut kelapa ke ionic liquid(15 mL) secara bertahap

sampai terbentuk larutan yang hampir homogen yang menandakan terjadinya interaksi antara

selulosa dan ionic liquid. Proses pelarutan sabut kelapa akan dilakukan pada temperatur

moderat di antara 90 sampai 120o

C dan tekanan 1 atmosfer. Analisis dari sampel-sampellignoselulosa akan dilakukan pengukuran XRD dan FTIR.

3.7. Hidrolisis selulosa dan hemiselulosa menjadi glukosa dan xylosa dan Analisis

Pada tahap hidrolisa glukosa dan xilosa ini menggunakan 2 enzim , yaitu crude enzim

dan enzim murni. Metodelogi pembuatan crude enzim selulase dan xilanase dari Trichoderma

reesei dan Aspergillus niger telah di uraikan pada sub bab diatas. Tahap persiapan enzim

selulase Aspergillus niger : Massa 1 gr padatan dari enzim murni dilarutkan dengan buffer

sitrat 0,1 M pH 3 dalam labu ukur sampai volume 100 ml kemudian enzim yang telah

diencerkan dan diuji aktivitasnya.

Hidrolisis selulosa dan hemiselulosa menjadi glukosa dan xylosa mengikuti prosedur

sebagai berikut: Massa 5 gram sabut kelapa (100-120 mesh) yang sudah di pretreatment

secara kimiawi (didelignifikasi) dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer 250 ml dan kemudian

dicampur dengan enzim selulase dari A. niger dengan aktifitasnya 93 U. Buffer sitrat 0,1 M

pH 3 ditambahkan ke dalam larutan enzim dan sabut kelapa sampai 150 ml. Tingkat

keasaman, pH, dari larutan dikontrol sampai 3 dengan menambahkan natrium sitrat atau asam

sitrat. Kosentrasi glukosa dalam hidrolisat dianalisis dengan metode DNS dan setiap selang


18/45

18

2013 2014

Studi ReferensiSafety Kit

PengadaanKomponen

penunjang

Persiapan bahanBaku

lignoselulosaDari sabut

kelapa

ReduksiUkuran bahanBaku lignoselulosa

Sinthesis Ionic Liqid

KonfirmasiIonic LiquidPengukuran

NMR danFTIR

Hidrolisis SubstratDengan Enzim

KonversiSubstratLignoselulosaMenjadi Gula

Sinthesis IonicLiquid dan

PembuatanSubstrat

Pengukuran NMR, FTIRXRD

KarakterisasiKadar Etanol

Dengan HPLC

Publikasi III

Order reaktanUntuk ionicLiquid

Set upPeraltanRefluksOven Pompa

Vakum

Hot plate

Pengayaan bahanLignoselulosa120 mesh

PengeringanLignoselulosa

PretreatmentLignoselulosaDengan IonicLiquid

PengukuranOrientasi Kristal

XRD danFTIR

Pengukurankonsentrasi GulaDenganTeknik DNS danHPLC

Publikasi IPublikasi II

Hidrolisis SubstrateMenjadi Gula

FermentasiGula menjadi

Etanol

Publikasi IV

Laporan


19/45

19

waktu tertentu (Anwar 2011). Prosedur analisa kadar glukosa adalah volume 0,2 ml sampel

setiap selang waktu tertentu ditambahkan ke 1,8 ml aquades dan ditambahkan 3 ml larutan

DNS. Campuran dipanaskan pada air 100oC selama 10 menit dan campuran didinginkan

dengan air es selama 10 menit dan kemudian absorbansi diukur pada panjang gelombang 540

nm. Analisis selanjutnya adalah dengan mengukur fraksi gula dari glukosa, xylosa, arabinosa

dan galaktosa yang terbentuk dengan pengukuran HPLC .

3.8. Fermentasi Glukosa dan Xylosa dan Analisis

Tahap Persiapan Mikroorganisme Pichia stipitis dengan tahapan yeast ekstrak 5 gram,

pepton 10 gram, glukosa 20 gram dan agar batang 16 gram dilarutkan ke dalam 1L aquades.

Campuran dituangkan ke dalam tabung reaksi 5 mL dan disterilkan ke dalam autoclave,

kemudian mendinginkan campuran dengan posisi miring dan kemudian menginokulasi

Pichia stipitis dan menginkubasi pada suhu 35 C selama 3 hari.

Mikroorganisme ragi yang menghasilkan Saccharomyces sereviciae dilakukan dengan

melarutkan yeast ekstrak 5 gram, pepton 10 gram, glukosa 20 gram dan agar batang 16 gram

ke dalam 1L aquades. Campuran dituangkan ke dalam tabung reaksi 5 mL disterilkan ke

dalam autoclave, kemudian didinginkan dengan posisi miring dan kemudian Saccharomyces

sereviciae diinokulasi dan diinkubasi pada suhu 35 C selama 3 hari. Analisis selanjutnyaadalah dengan mengukur konsentrasi etanol yabg terbentuk dari glukosa, xylosa, arabinosa

dan galaktosa dengan pengukuran HPLC.

BAB 4. BIAYA DAN JADWAL PENELITIAN

Ringkasan Anggaran Biaya Yang Diajukan Setiap Tahun

Jenis Pengeluaran Biaya yang Diusulkan (Rp)

Tahun I Tahun II

Honor 9,300,000.0 9,300,000.0

Bahan Habis Pakai 23,450,000.0 8,880,000.0

Peralatan Penunjang 10,800,000.0 10,800,000.0

Perjalanan 8,000,000.0 12,000,000.0

Lain-Lain 13,450,000.0 23,450,000.0

Jumlah 65,000,000.0 64,430,000.0


20/45

20

JADUAL PENELITIAN

No KegiatanTahun I Tahun II

1-3 4-6 7-8 9-8 9-10 11-12 15-16 17-18 19-20 21-24

1. Studi literatur, desain riset dan peralatan;

penyediaan bahan lignoselulosa

2 Sintesis IL 1,3-imethylimidazolium dimethyl

phosphate, [MMIM][DMP], test NMR

3. Pretreatment lignoselulosa sabut kelapa

dengan IL, IL+alkalin dengan variasitemperatur dan non-pretreatment.Pengukuran Struktur sampel kristal

dengan XRDdan FTIR (Publikasi 1)

4 Proses hidrolisis untuk konversi ketigasampel selulosa menjadi glukosa/xylosa

dengan teknik hidrolisis enzimatik dan

melakukan pengukuran jumlah gula dgn

teknik HPLC dan DNS (Publikasi 2)

5 Proses fermentasi untuk mengkonversi gula

menjadi bio ethanol dengan teknik enzimatik

6 Melakukan pengukuran etanol yang didapat

juga dengan Teknik HPLC (Publikasi 3)

7 Melakukan eksperimen kembali sebanyak duakali setiap Titik, untuk validasi data

8 Evaluasi dan report (publikasi 4)


21/45

21

Daftar Pustaka

Akorede, M.F., Hizam, H., Kadir, M.Z.A. Ab., Aris, I., Buba, S.D. (2012). Mitigating the

anthropogenic global warming in the electric power industry. Renewable and

Sustainable Energy. Reviews, 16, 2747 – 2761.

Anwar, N., Widjaja, A., Winardi, S. 2011, “Study of The Enzymatic Hydrolysis of AlkalinePretrieted Rice Strow Using Cellulase of Various Sources and Compositions”,

International Review of Chemical Engineering Vol. 3.N.2.

Asgher, M., Ahmad, Z., Iqbal, H.M.N. (2013). Alkalin and enzymatic delignification of

sugarcane bagasse to expose cellulose polymers for saccharification and bio-ethanol

production. Industrial Crops and Products, 44, 488 – 495.

Bastawde, K.B. (1992). Xylan structure,microbial xylanases, and

their mode of action. World Journal of Microbiology and Biotechnology 8, 353-368.

Chunping, Y., Zhiqiang, S., Guoce, Y., Jianlong, W. (2008). Effect and aftereffect of

radiation pretreatment on enzymatic hydrolysis of wheat straw. Bioresource

Technology, 99, 6240 – 6245.Feng, L., Chen, Z. (2008). Research progress on dissolution and functional modification of

cellulose in ionic liquids. Journal of Molecular Liquids, 142, 1 – 5.

Fengel, D., Wegener G. (1985). Kayu: Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-reaksi. Gadja Mada

University Press, Indonesian Edition, 124-149.

Fessenden., Ralph, J., Fessenden J.S., Logue, M.W. (1998). Organic Chemistry. Brooks/Cole

Publishing Company, 6th Edition, 952-953.

Girio, F.M., Fonseca, C, Carvalheiro, F., Duarte, L.C., Marques, S., Lukasik, R.B. (2010).

Hemicellulose for fuel ethanol: A review. Bioresource Technology, 101, 4775-4800.

Gunasekaran, K. et al.2012.” Long term study on compressive and bond strength of coconutshell aggregate concrete”. Volume 28, Issue 1, Pages 208 – 215

Kim, K.H., Hong, J. (2011). Supercritical carbon dioxide pretreatment of lignocelluloses

enhances enzymatic cellulose hydrolysis. Biosource Technology, 77, 139-144.

Koullas, D.P, Christakofould, P.F., Ekos, S.K., Koukios, E.G., and Macius, B.J. (1993).

Effect of alkalin delignification on wheat straw saccharification by fusarium

oxysporum cellulasses. Biomass and Bioenergy ,Vol. 4, No. 1, pp. 9-13.

Kumar, S., Gupta, R., Lee, Y.Y., Gupta, R.B. (2010). Cellulose pretreatment in subcritical

water: Effect of temperatur on molecular structure and enzymatic reactivity.

Bioresource Technology, 101, 1337-1347.

Kumar, R., Singh, S., Singh, O.V. (2008). Bioconversion of lignocellulosic biomass:

biochemical and molecular perspectives. Journal of Industrial Microbiology &

Biotechnology Official Journal of the Society for Industrial Microbiology,

10.1007/s10295-008-0327-8.

Lee, J.M. (1992). Biochemical Engineering. Prentice Hall, Inc, A simon & Schuster

Company Englewood Cliffs, New Jersey 07632.

Maheswari, C.U., Reddy, K.O., Muzenda, E., Guduri, B.R., Rajulu, A.V. (2012). Extraction

and characterization of cellulose microfibrils from agricultural residue e Cocos

nucifera L. Biomass and Bioenergy, xxx, 1-9

http://www.sciencedirect.com/science/journal/09500618/28/1http://www.sciencedirect.com/science/journal/09500618/28/1


22/45

22

Renken, A., Hessel, V., LÖb, P., Miszczuk, R., Uerdingen, M., Kiwi-Minsker, L. (2007).

Ionic liquid synthesis in a microstructured reaktor for process intensification. Chemical

Engineering and Processing, 46, 840 – 845.

Shafiei, M., Zilouei, H., Zamani, A., Taherzadeh, M.J., Karimi, K. (2013). Enhancement of

ethanol production from spruce wood chips by ionic liquid pretreatment. AppliedEnergy, 102, 163 – 169.

Shafiee, S., Topal, E. (2009). When will fossil fuel reserves be diminished. Energy Policy,

37, 181 – 189.

Sghaier, A.E.O.B., Chaabouni, Y., Msahli, S., Sakli, F. (2012). Morphological and crystalline

characterization of NaOH and NaOCl treated Agave americana L. fiber, Industrial

Crops and Products, 36, 257 – 266.

Sjöstrom, E. (1998). Kimia kayu, dasar-dasar dan penggunaan. Gaja Mada Academic Press,

Edisi kedua, 68-79.

Spigno, G., Pizzorno, T., De Faveri, D.M. (2008). Cellulose and hemicelluloses recovery

from grape stalks. Bioresource Technology, 99, 4329 – 4337.Tortora, G.J., Funke, B.R., Case, C.L. (2007). Microbiology an introduction. Pearson

International Edition Benjamin Cummings.

Toor, S.S., Rosendahl, L., Rudolf, A.A. (2011). Review of subcritical water technologies.

Energy, 36, 2328-2342.Van Dam., J.E.G, Martien J.A. van den Oever., Keijsers, E.R.P., Van der Putten, J.C., Anayron, C.,

Josol, F.,Peralta, A. c. (2006). Process for production of high density/high performance

binderless boards from whole coconut husk Part 2: Coconut husk morphology,composition and

properties. Industrial Crops and Products 24,96 – 104.

Viola, F.M., Paiva, S.L.D., Savi, M.A., Analysis of the global warming dynamics from

temperature time series. Ecological Modelling, 221 (2010) 1964 – 1978.

Wada, M., Ike, M., Tokuyasu, K (2010). Enzymatic hydrolysis of cellulose I is greatly

accelerated via its conversion to the cellulose II hydrate form. Polymer Degradation

and Stability, 95,. 543-548.Wasserscheid, P., Welton, T., (2002). Ionic Liquids in Synthesis. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.

Widjaja, A., Setiawan, B., Redy, A., Risya, P., Pembuatan Alkohol Dari Xylan Melalui

Degradasi Enzimatik Diikuti Proses Fermentasi, Prosiding Seminar UPN Jogja, 2009b.

Zhao, D., Li, H., Zhang, J., Fua, L., Liu, M., Fua, J., Ren, P. (2012). Dissolution of

cellulose in phosphate-based ionic liquids. Carbohydrate Polymer, 87, 1490-1494.

Zhu, S., Wu, Y., Chen, Q., Yu, Z., Wang, C., Jin, S., Dinga, Y., Wuc G. (2006). Dissolutionof cellulose with ionic liquids and its application: a mini-review. Green Chem., 8, 325-

327.

Zhu, Z., Zhu, M., Wu, Z., (2012). Pretreatment of sugarcane bagasse with NH4OH – H2O2 and

ionic liquid for efficient hydrolysis and bioethanol production. Bioresource

Technology. 119, 199 – 207.

Zumdahl. (1992). Chemical Principles. Heat and Company.


23/45

23

LAMPIRAN-LAMPIRAN

Lampiran 1.Justifikasi Anggaran Penelitian

1. Honor

Honor Honor/jam Waktu Minggu Honor/Tahun (Rp)

(Rp) (Jam/Minggu) Th I Th II

Ketua/Pengusul 10,000.0 10.0 4.0 4,800,000.0 4,800,000.0

Anggota 1 7,500.0 10.0 4.0 3,000,000.0 3,000,000.0

Mahasiswa 3 Orang 15,000.0 25.0 4.0 1,500,000.0 1,500,000.0 Sub Total I

(Rp) 9,300,000.0 9,300,000.0

2. Bahan Habis Pakai

Material Justifikasi Kuantitas Harga/Satuan Biaya /Tahun

Pemakaian (Rp) (Rp) (Rp)

Th I Th II

Enzim selulase (150 mL) Hidrolisis selulosa 1.0 7,000,000.0 7,000,000.0 0.0

Enzim Xylanse (150 mL) Hidrolisis hemiselulosa 1.0 7,570,000.0 7,570,000.0 0.0

Alkaline (NaOH) (1000 mL) Delignifikasi 2.0 500,000.0 1,000,000.0 1,000,000.0

Etanol 96% (1000 mL) Pencucian Ionic liquid 1.0 30,000.0 30,000.0 30,000.0

H2SO4 (1000 mL) Delignifikasi 1.0 500,000.0 500,000.0 500,000.0

1-methylimidazole (1000 mL) Sintesis ionic liquid 1.0 3,600,000.0 3,600,000.0 3,600,000.0 3-methylphosphate (1000 mL) Sintesis ionic liquid 1.0 3,500,000.0 3,500,000.0 3,500,000.0

Sabut kelapa Bahan baku 1.0 250,000.0 250,000.0 250,000.0

Sub Total II 23,450,000.0 8,880,000.0


24/45

24

3. Peralatan Penunjang

Material Justifikasi Kuantitas Harga Biaya/Tahun (Rp)

Pemakaian Satuan (Rp) Th I Th II

Sewa Alat Desstilasi refluks Delignifikasi 24.0 100,000.0 2,400,000.0 2,400,000.0

Sewa alat oven pemanas x thermo) Pengeringan sampel 24.0 100,000.0 2,400,000.0 2,400,000.0 Sewa alat hotplate (magneticstirrer) Sintesis IL & Hidrolisis 24.0 100,000.0 2,400,000.0 2,400,000.0

Sewa pompa vakum (Welc USA) Pencucian Selulosa 24.0 100,000.0 2,400,000.0 2,400,000.0

Sewa furnance 600-1000 derajat Analisis KimiaLignoselulosa 24.0 50,000.0 1,200,000.0 1,200,000.0

Sub Total III

(Rp) 10,800,000.0 10,800,000.0

4. Perjalanan

Material Justifikasi Perjalanan Kuantitas Harga Biaya /Tahun (Rp)

Satuan (Rp) Th I Th II

Perjalanan Surabaya-Manado PP Survey&Pengambilan 2.0 2,500,000.0 5,000,000.0

Lignoselulosa sabut kelapa

Perjalanan Surabaya-Bandung PP Presentasi Seminar Inter. 2.0 1,500,000.0 3,000,000.0

di Tek. Kimia ITB

Perjalanan Surabaya-Taiwan PP Konggres Inter. Tek. Kimia 1.0 12,000,000.0 12,000,000.0 Sub Total IV(Rp) 8,000,000.0 12,000,000.0


25/45

25

5. Lain-Lain

Kegiatan Justifikasi Kuantitas Harga Biaya/Tahun (Rp)

Satuan (Rp) Th I Th II

Biaya foto copy laporan Laporan 10.0 100,000.0 1,000,000.0 1,000,000.0

Karakterisasi lignoselulosa denganXRD ITS Analisis struktur kristal 15.0 50,000.0 750,000.0 750,000.0

Karekterisasi lignoselulosa denganFTIR UBAYA Analisis struktur kristal 20.0 35,000.0 700,000.0 700,000.0

Karakterisasi gula hasil hidrolisisHPLC ITB Analisis fraksi gula 15.0 100,000.0 1,500,000.0 1,500,000.0

Karakterisasi etanol hasilfermentasi HPLC ITB Analisis kandungan etanol 15.0 100,000.0 1,500,000.0 1,500,000.0

Enzime Pichia Sipisiti&yeast Fermentasi xylosa dan gula 1.0 7,000,000.0 7,000,000.0 7,000,000.0

Publikasi Laporan 10.0 100,000.0 1,000,000.0 1,000,000.0

Seminar2 Internasional Untuk publikasi 5.0 2,000,000.0 0.0 10,000,000.0 Sub Total V

(Rp) 13,450,000.0 23,450,000.0

6. Ringkasan Anggaran Biaya Yang Diajukan Setiap Tahun

Jenis Pengeluaran Biaya yang Diusulkan (Rp)

Tahun I Tahun II Honor 9,300,000.0 9,300,000.0

Bahan Habis Pakai 23,450,000.0 8,880,000.0

Peralatan Penunjang 10,800,000.0 10,800,000.0

Perjalanan 8,000,000.0 12,000,000.0

Lain-Lain 13,450,000.0 23,450,000.0

Jumlah 65,000,000.0 64,430,000.0


26/45

26

Lampiran 2. Sarana dan Prasarana

2.1. Laboratorium

Pengusul telah berhasil membangun laboratorium bio etanol di bawah Jurusan Fisika

FMIPA UNSRAT dan Pengusul adalah sebagai ketua lab. Peralatan yang telah

dikonstruksi Pengusul adalah pada skala laboratorimn di antarannya:

a. Fermentor 2L, 4L dan 12L untuk konversi gula menjadi kaldu beretanol.

b. Destilator 2 inci satu tahap penghasil bio etanol grade medis

c. Destilator refluks 2 inci penghasil bio etanol 95%

d. Destilator refluks 3 inci penghasil bio etanol 96%

e. Termometer digital Leybold

f. Boiler 12 L

g.

Filtrasi pemurni etanol skala lab

Pada prinsipnya sebagian besar peralatan yang diperlukan dalam penelitian ini telah

tersedia baik di Lab Energi Terbarukan Unsrat Manado maupun di Lab Mikro biologi

Teknik Kimia ITS.

Yang belum ada adalah alat pemasak dan hidrolisis bertekanan tinggi. Penelitian yang

sedang diusulkan ini telah diprogramkan untuk konstruksi peralatan pemasak dan

hidrolisis bertekanan tinggi.

Adapun sarana pendukung yang lain adalah:

No Nama

Laboratorium

Jususan Pengguna Luas Ruangan

1.Laboratorium Pusat

SemuaJurusan

Digunakan oleh seluruh mahasiswatingkat akhir semua fakultas eksatadan mahasiswa Paska Sarjana

700 m2 (2 Lantai)

2.LaboratoriumDasar

Fisika

Digunakan Oleh Mahasiswa tingkat pertama dari Fakultas Kedokteran,Pertanian, Perikanan, Teknik,

Peternakan dan MIPA

350 m2

Kimia

Digunakan Oleh Mahasiswa tingkat pertama dari Fakultas Kedokteran,Pertanian, Perikanan, Teknik,Peternakan dan MIPA

500 m2 (2 Lantai)

Biologi

Digunakan Oleh Mahasiswa tingkat pertama dari Fakultas Kedokteran,Pertanian, Perikanan, Teknik,Peternakan dan MIPA

350 m2

3. LaboratoriumBahan

FisikaDigunakan dalam praktikum

pembelajaran mahasiswa fisikatingkat II, III dan IV

Lokasinya berada pada satu ruangan besar yang disekat-sekat luasnya 350m2

4. LaboratoriumInstrumentasi


27/45

27

No Nama Alat Lokasi Kegunaan Kondisi

1. 1 set peralatan

destilasi

Praktikum Leybold

tahun 1988

Lab Dasar Fisika Memurnikan air 1 labu

destilasi

retak

2 2 set peralatan

destilasi Praktikum

Leybold tahun 1988

Lab Dasar Kimia Memurnikan air dan

alkohol

baik

2. 10 buah hotplate

Leybold tahun 1988

Tanpa regulasi suhu

digital

Lab Dasar dan Lab Bahan

dan Lab Termodinamika

Fisika

Memanasi cairan namun

suhu tak kerkontrol

baik

4. 75 statif Lab Dasar dan Lab Bahan

Fisika, dan Lab Dasar

Kimia

Memperkuat dudukan alat

destilasi

baik

5. 6 buah timbangan 3

level Leybold 1988



Fisika

Mengukur massa dan

massa jenis

baik

6. Wadah kaca pyrex

beberapa ukuran

mulai dari 10 cc

sampai 1000 cc

(Jumlahnya sangat

banyak)



Fisika, Lab Dasar Kimia

Mengukur volume dan

massa jenis

baik

7. 5 buah Termometerdigital Leybold

1988

Lab Dasar dan Lab Bahandan Lab Termodinamika

Fisika

Mengukur suhu 2 buah baik

8. 4 kalori meter Lab Dasar Mengukur kalor jenis

bahan

baik

9. Joule meter Lab Bahan Mengukur energi listrik Jalan tapi

displai

digital

rusak

10 50 buah catu

daya/power supplydari 1 Volt sampai

500 kV baik AC

maupun DC Leybold

1988


dan Lab TermodinamikaFisika

Membagi tegangan listrik

sesuai kebutuhan

35 baik

11. 12 Termometer

manual



Fisika

Mengukur suhu baik

12. 10 buah volt meter Lab Dasar dan Lab Bahan


Fisika

Mengukur tegangan listrik baik


28/45

28

Lampiran 3: Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas

Nama NIDN/NIP Bidang IlmuAlk

WktUraian Tugas

Hanny F. Sangian0022106902/

196910221998031007

Fisika10

Jam/Ming

Menyediakan Bahan Baku Selulosa, Konstruksi

Alat Hidrolisis, Fermentasi Gula Menjadi Kaldu,

Analisis

Arief Widjaya0023056605/

196605231991021001

Mikro

Biologi Industri

10

Jam/Ming

Menyediakan enzim celluclast dan xylanase

konversi selulosa menjadi gula dan fermentasi.


29/45

29

Lampiran 4: Biodata dan Anggota Tim Peneliti

a. Identitas Diri

1 Nama Lengkap (dengan gelar) Hanny F. Sangian, M.Si (L)

2 Jabatan Fungsional Lektor Kepala

3 NIP/NIK/No. Identitas lainnya 196910221998031007

5 NIDN 0022106902

6 Tempat dan Tanggal Lahir Pakuure 22 Oktober 1969

7 Alamat Rumah Sea 2 Wen Win F9 No 8 Malalayang Manado

95000

8 Nomor Telepon/Faks 0431832717,

9 Nomor HP 085299846482

10 Alamat Kantor FMIPA Fisika Unsrat Manado

11 Nomor Telepon/Faks 0431862986

12 Alamat e-mail [email protected]

13 Lulusan Yang Telah

Dihasilkan

S1=25 Orang

14. Mata Kuliah yg diampu 1 Eksperimen 1 dan Eksperimen 2

2 Termodinamika

3 Penelitian Fisika dan Penulisan Paper Fisika

4 Fisika Dasar

5 Fisika Instrumentasi

6 Fisika Kuantum

b. Pendidikan

S-1 S-2 S-3

Nama Perguruan Tinggi IKIP MANADO ITB BANDUNG -

Bidang Ilmu Fisika Fisika

Tahun Masuk-Lulus 1990-1995 1996-1998

Judul Skripsi/Thesis Analisis Pancaran Sinar

Radioaktif denganMenggunakan Program

Pascal

Konstruksi Alat Metal

Organic Chemical VapirDeposition (MOCVD) dan

Penumbuhan ZnO

Nama Pembimbing Daniel Taawoeda DR. Wilson Wenas

c. Pengalaman Penelitian

No Tahun Judul Penelitian

Pendanaan

SumberJumlah

(106 Rp)

1 2011-2012 Studi Awal Pembuatan Ethanol dari Selulosa Mandiri 102 2010 Pembuatan Bahan Bakar Gasohol Berbasis Hibah Bersaing 23


30/45

30

Ethanol Aren3 2009 Pembuatan Bio Ethanol dari Sagu, Jagung dan

Ubi KayuSTRAGNAS

100

4 2009 Pembuatan Bio Ethanol Fuel Grade dari Aren Hibah Bersaing 365 2008 Aplikasi Bio Ethanol untuk Pembuatan Bio

Diesel

PEMKAB

MINAHASA6 2007 Pembuatan Bio Ethanol dengan MenggunakanTeknik Destilasi Refluks

Hibah Bersaing47

7 2006 Pembuatan Bio Ethanol Aren untuk BahanBakar Kompor

PEMPROVSULUT

30

d. Pengabdian Kepada Masyarakat

No TahunJudul Pengabdian Kepada

Masyarakat

Pendanaan

Sumber Jml (Juta Rp)

1 2010IbM Petani/Industri Kecil Ethanol

(Alkohol) di Minahasa SelatanIbM DIKTI

50

2 2009Sosialisasi Bahan Bakar Ethanol

Kepada Pemerintah SULUTBI 60

3 2008Bantuan Teknis dan Sosialisasi

Teknologi Pembuatan Bio Ethanol

PEMKAB

MINAHASA36

4 2007Sosialisasi Teknologi Tepat Guna

(TTG) Bahan Bakar EthanolDEPDAGRI 20

5 2007 Sosialisasi Bahan Bakar Ethanol UNSRAT-BPPT -

6 2006 Pameran Bahan Bakar Bio EthanolUntuk Kompor PEMPROVSULUT 30

e. Pengalaman Penulisan Artikel Ilmiah

No Judul Artikel Ilmiah Volume/Nomor/Tahun Nama Jurnal

1 Study of Preparation of Bio Ethanol Volume 11 No 2 2011 Jurnal Ilmiah Sains

2 Preparation of Liquid Sugar from Sago

Starch ( Ethanol Raw Material)

Volume 9 No 2, 2009 Jurnal Ilmiah Sains

3 Design and Construction Two Column

Reflux Distillation Apparatus and

Preparation Bio Ethanol


4 Bio Ethanol Feedstock from Palm Juice ISSN: 0855 - 8692 Page

294-299 May Tahun 2008

Proceedings

Indonesian Students’

Scientific Meeting

5 Arenga Pinnata Ethanol Fuel as

Alternative Energy Source for This Age



31/45

31

f. Pengalaman Penyampaian Makalah

No Nama Pertemuan Judul Artikel Waktu dan Tempat

1 Workshop Penulisan Proposal

Pengabdian Pada Masyarakat 2011

Pengalaman Penulisan

Peoposal IbM Petani dan

Industri Kecil Ethanol diMinahasa Selatan

2011, Manado

2 Seminar Nasional Hasil Penelitian

STRAGNAS

Pembuatan Bio Ethanol

dari Pati

2010, Sheraton Hotel

Jakarta

3 Presentasi Hasil Penelitian Hibah

Bersaing 2010

Pembuatan Bahan Bakar

Gasohol Berbasis Ethanol

Aren

2010, Surabaya


Bersaing


Fuel Grade

2009, Makasar

5 Seminar Internasional Tentang Konversi

dan Bio Diversifikasi

Bahan Bakar Ethanol dari

Pati

2008, Manado

6 General Lecture Fakultas MIPA

UNSRAT MANADO

The Current Technology

of Bio Energy in

Indonesia

2008, Manado

7 Seminar Nasional Peranan Rekayasa

dalam Pengembangan Eneri Alternatif di

Sulawesi Utara

Bisnis Awal Bio Energi

di Sulawesi Utara

2007, Manado


Bersaing


dengan teknik Destilasi

Refluks

2007, Makasar

9 Seminar Nasional Bio Fuel dan Bio Fuel

Expedition 2007

Energi Alternatif Bio

Ethanol

2007, Manado

10 International Seminar on ICT

Application

Bio Ethanol as

Alternative Energy in

Coming Years

2007, Manado

11 International Seminar on Mathematics

and Sciences

Preparation Arenga

Pinnata Ethanol Fuel and

its Application

2007, Manado

12 Seminar Nasional dan Pameran

Teknologi Tepat Guna

Pengembangan dan

Bisnis Bio Fuel diSulawesi Utara

2007, Manado

g. Penghargaan Yang Pernah Diraih

No Jenis PenghargaanInstitusi Pemberi

PenghargaanTahun

1 Penghargaan Pemakalah Terbaik

Nasional Hasil Penelitian

STRAGNAS

DP2M DIKTI 2010


32/45

32


33/45

33

BIODTA ANGGOTA

01 Nama : Prof. Dr. Ir. Arief Widjaja, M.Eng.02 Tempat/tanggal lahir : Surabaya, 23 Mei 1966

03 Alamat kantor dan No.telpon/Fax/HP : Teknik Kimia FTI-ITS Kampus Keputih, Sukolilo-Surabaya Telp. 031-594624004 Alamat rumah dan No.

Telpon/Fax/HP: Jl. Semolowaru Tengah III/16 SurabayaTelp/Fax : 031 – 5928753

05 Pendidikan yang pernahdiikuti

Lulus S1 1990, Bidang : Teknik Kimia ITSSurabaya

Lulus S2 1996, Bidang : Teknik Biokimia, OsakaPrefecture University Jepang

Lulus S3 1999, Bidang : Teknik Biokimia, OsakaPrefecture University Jepang

- Judul Skripsi (S1) Studi Kesetimbangan Gas-Cair Untuk Sistem Biner

Tekanan Rendah- Judul Thesis (S2) Enzymatic Synthesis of FDP from Glucose with

Enzymatic ATP Regeneration in a Hollow-FiberReactor

06 Judul disertasi (S3) : Studies on Production of Fructose 1,6-Diphosphateand Simultaneous ATP Regeneration by Conjugatedenzymes in

07 Promotor/Co-promotor : Prof. Haruo Ishikawa

08 Judul penelitian terakhir dan

tahunnya

: Aplikasi reaksi enzimatik dalam proses produksi

Pulp dan kertas, glukosa dari tepung tapioca, dll),2003

Work Experience

School/Institution(Location)

Period(YY/MM – YY/MM)

Position Type of Work

ASAHI Flat Glass,Surabaya

1990/April – 1990/September

Staff Glass Factory

ITS Surabaya 1990/Nopember-Present

Senior Lecturer Teaching andResearch

ITS Surabaya 1999-2003 Executive Directorof Quality ofUndergraduateEducation (QUE)Project, Dept. Chem.Eng. ITS

Coordinator ofeducation projectfunded by theWorld Bank

ITS Surabaya 2000-2006 Head of Laboratoryof BiochemicalTechnology, Dept.of Chem. Eng. ITS

Coordinator ofBichemicalengineering – related Research

ITS Surabaya 2003 - 2005 Secretary ofGraduate Program of

Coordinatinggraduate study


34/45

34

Chem. Engineering,ITS

program

ITS Surabaya 2006-present Head of Laboratoryof Engineering

Microbiology, Dept.of Chem.Eng. ITS

Teachinglaboratory

ITS Surabaya 2007-2011 Person in ChargeActivity C.1(ResearchDevelopment)IMHERE ProjectDept. ChemicalEngineering ITS

Coordinatingresearchachievement inDept. Chem. Eng.ITS

Pengalaman mengajar

No Nama Matakuliah

1. Teknologi Fermentasi (S1)2. Reaktor Biokimia (S2, S3)3. Teknik Reaksi Kimia (S1, S2)4. Kimia Organik (S1)5. Teknologi Bahan Makanan (S1)6. Azas Teknik Kimia (S1)

7.

Transport Phenomena (S1, S2)8. Teknik Biokimia (S1, S2)

Pengalaman penelitian:

No Tahun Judul PenelitianPendanaan

Sumber Jml (Juta Rp)1 2011-

(Multiyears)Pengembangan Teknologi

Produksi Bioetanol Generasi 2Melalui Pemanfaatan Selulosa

dan Hemiselulosa Dalam Jerami

Padi

Insentif RisetTerapan,

Kemenristek

230

2 2011 Konversi Jerami Padi MenjadiBiohidrogen Sebagai Energi

Terbarukan Melalui KonversiEnzimatik Dan Fermentasi

Penelitian GuruBesar, ITS

46

3 2010-2012 Pengadaan Bioetanol Dari XilanMelalui Degradasi Oleh EnzimXilanase dan Fermentasi ProdukXilosanya

Hibah Bersaing 49

4 2010 Konversi Jerami Padi Menjadi

Glukosa Secara EnzimatikDalam Rangka Pengadaan

Hibah

Produktif, ITS

28


35/45

35

Biohidrogen Sebagai EnergiTerbaruka

5 2009-2011 Studi Hidrodinamika BioreaktorTangki Berpengaduk UntukProduksi Hidrogen dari Jerami

Padi Secara FermentasiAnaerobik Nonfotosintetik

Hibah Bersaing 40

6 2009 Pengadaan Bioetanol Dari XilanMelalui Degradasi Oleh EnzimXilanase dan Fermentasi ProdukXilosanya

Hibah Strategis Nasional ITS

95

7 2008-2010 Produksi dan Purifikasi EnzimXilanase Dalam Rangka IndustriPulp dan Kertas RamahLingkungan

HibahKompetensiDikti 2008

100

8 2008 Produksi dan Purifikasi EnzimXilanase Dalam Rangka IndustriPulp dan Kertas RamahLingkungan

Hibah BersaingDikti 2008

45

9 2008 Produksi hidrogen dari biomasa HitachischolarshipFoundation

30

10 2008 Penanganan Terintegrasi LimbahPadat Industri Tapioka

Research GrantProyek

IMHERE

30

11 2007 Purification of xylanase JASSO

researchfellowship,Japan

50

12 2005-2006 Biodiesel production frommicroalgae

Post doctoralresearch fellowdi NTUST,Taiwan

100

13 2005-2006 Study on the Separation of phytosterols using zeolite


10

14 2005-2006 Enzymatic synthesis of cinnamicacid used as UV adsorbent


10

15 2007 Production and Purification ofxylanase

Dana DIPAITS

17,5

16 2007 Production and purification ofxylanase

Dana FTI – ITS 10

17 2005 Kinetika dan Mekanisme ReaksiDegradasi Lignin MelaluiDegradasi Hemiselulosa olehEnzim Xylanase DariAspergillus Niger Dalam Rangka

Dana PenelitianDasar DIKTI

15


36/45

36

Industri Pulp dan Kertas RamahLingkungan

18 2003 Biodelignifikasi DenganMenggunakan Enzim KasarDari Jamur Phanerochaete

Chrysosporium

Dana ProjectGrant QUEProject Jurusan

TEknik kimiaITS

30

19 2003 Produksi Enzim Xilanase DalamRangka Membangun ProsesPembuatan Pulp Dan KertasRamah Lingkungan

Dana ProjectGrant QUEProject JurusanTEknik kimiaITS

30

20 2002 Studi Peningkatan Unjuk KerjaReaktor Pada Proses HidrolisaEnzimatik Pati Menjadi Glukosa

Dana ProjectGrant QUEProject JurusanTEknik kimiaITS

30

21 2003 Pengurangan Kadar LigninRamah Lingkungan PadaIndustri Pulp Dan Kertas OlehEnzim Xilanase Dari Aspergillus

Niger

Dana SPP DPPLemlit ITS

4

22 2001 Pembuatan Bahan BakarAlkohol Dari Limbah IndustriMinyak Sawit Dengan MetodaSakarifikasi Dan Fermentasi

Simultan

Dana SPP DPPLemlit ITS

4

23 2000 – 2001 Produksi ethanol dari bonggol pisang

PupukKalimantanTimur (PKT)

60

24 1991 Peningkatan Unjuk KerjaReaktor Asidifikasi danMetanasi pada Biogas Pilot PlantITS

Dana SPP DPPLemlit ITS dandana kerjasamaPemerintahBelgia danPemprov Jatim

20


37/45

37

Daftar Karya Ilmiah

No Judul Tulisan Tahun Diterbitkan sebagai

1

Nadiem Anwar, Arief Widjaja, Sugeng

Winardi, “Study of the Enzymatic Hydrolysisof Alkaline-Pretreated Rice Straw UsingCellulase of Various Sources andCompositions”

2011

International Review of

Chemical Engineering(I.RE.CH.E.),Vol. 3, N. 2March 2011, halaman272-278

2

Nadiem Anwar, Arief Widjaja, SugengWinardi, “Comparation of CommercialCellulase From A.Niger And Mixed CrudeCellulase in The Enzymatic Production ofGlucose From Rice Straw”

2011

Jurnal Industri FTI-ITS,accepted

3

Mitha Dwiana Dewi, Nadiem Anwar, AriefWidjaja, Sugeng Winardi,“Studies on the Reaction kinetics of anaerobicfermentative hydrogen production by

Enterobacter aerogenes”

2011

International Seminar onChemical EngineeringSoehadi Reksowardojo,ITB, 5-7 October 2011

4

Lutfiana Esti Trihartini, Winda Hayu Pratiwi, Nadiem Anwar, Arief Widjaja,“Enzymatic Hydrolisys of Rice Straw with

Alkaline Pretreatment for Hydrogen

Production”

2011

International Seminar onChemical EngineeringSoehadi Reksowardojo,ITB, 5-7 October 2011

5

Herdin Hidayat, Herlis Madu Ika W, NadiemAnwar, Arief Widjaja,“Produksi Xilosa Dari Jerami Padi Oleh

Enzim Xilanase” 2011

Prosiding Seminar Nasional RekayasaKimia dan Proses,Jurusan Teknik Kimia,Fakultas Teknik,Universitas Diponegoro,Semarang, 26 Juli 201

6

Nadiem Anwar, Arief Widjaja, SugengWinardi, “Peningkatan Unjuk Kerja Hidrolisis

Enzimatik Jerami Padi MenggunakanCampuran Selulase Kasar Dari T. Reesei Dan

A. Niger ”

2010

Makara, sains, vol. 14,no. 2, november 2010:

113-116

7

Arief Widjaja, Hendy Firmanto, dan FauziYusra, “Pretreatment Jerami Padi untuk

Menghasilkan Gula Xilosa dengan Degradasimenggunakan Crude Enzim Xilanase”

2010

Seminar Nasional Kimia2010, Jurusan KimiaFMIPA UNESA,Surabaya, 20 Februari2010


38/45

38

8 Nadiem Anwar, Arief Widjaja, SugengWinardi, “Enzymatic Hydrolisis of Rice

Straw to Glucose Using CommercialCellulase from Aspergillus niger ” 2010

The 1st InternationalSeminar onFundamental andApplication of ChemicalEngineering (ISFAChE

2010), Bali - Indonesia,3-4 November 2010

9 Arief Widjaja, Rurry Patradhiani, Indira SetiaUtami, Fauzy Yusra, Hendy Firmanto, MusfilAS, “Production of Ethanol from Xylan

Through Enzymatic Degradation by XylanaseFollowed by Fermentation Using Pichia

stipitis”

2010

The 1st InternationalSeminar onFundamental andApplication of ChemicalEngineering (ISFAChE2010), Bali - Indonesia,3-4 November 2010

10 T. Nurtono, W.O.C. Nirwana, Kusdianto,S.M. Nia, A. Widjaja, S. Winardi, “The

Influence of Hydrodinamic Factor onFermentative Hydrogen Production Process InStirred Tank Reactor”

2010

The 1st InternationalSeminar on

Fundamental andApplication of ChemicalEngineering (ISFAChE2010), Bali - Indonesia,3-4 November 2010

11 Setiyo Gunawan, Syahrizal Maulana, KhairielAnwar, Mulyanto, Arief Widjaja, and TriWidjaja, “The Effect of Acid Catalyst

Concentration on The Purity and Yield ofBiodiesel Produced from in-situ Esterification

of Rice Bran”

2010

The 1st InternationalSeminar onFundamental andApplication of ChemicalEngineering (ISFAChE

2010), Bali - Indonesia,3-4 November 201012 Wayan Sanjaya, Shelyria Adrianti, Arief

Widjaja dan Nadiem Anwar, “Pengaruh Ratio

Enzim/Substrat dan Rasio Aktifitas EnzimKasar dari Trichoderma reesei dan Aspergilusniger Terhadap Unjuk kerja HidrolisisEnzimatik Jerami Padi”

2010

Seminar NasionalTeknik Kimia SoebardjoBrotojardjono VII ISSN:1978-0427 JurusanTeknik Kimia FTI UPN"Veteran" Jawa TimurSurabaya, 24 Juni 2010

13 Rurry Patradhiani, Indira Setia Utami, AriefWidjaja, “Studi Bahan Baku Berlignoselulosa

Dari Limbah Pertanian Untuk Produksi GulaXilosa Murah Diikuti Proses FermentasiMenghasilkan Etanol” 2010

Seminar NasionalRekayasa Kimia &

Proses 2010 Jur.TeknikKimia, UniversitasDiponegoro SemarangISSN. 1411-4216Semarang, 4-5 Agustus2010


39/45

39

14 Arief Widjaja, Evi Lestari, Akbar Tanjung,Widiawan, Alfian, and Hiroyasu Ogino,“Optimized Production of Xylanase from

Fungal Strains and Its Purification Strategies” 2009

Journal of AppliedSciences inEnvironmentalSanitation (ISSN 0126-2807), Vol. 4, Number 3

hal. 219-232, Edisi :September - Desember2009

15A. Widjaja, C. C. Chien and Y.H. Ju: Study ofIncreasing Lipid Production From FreshWater Microalgae Chlorella vulgaris

2009

Journal of the ChineseInstitute of ChemicalEngineers 40 (2009) 13-20

16 A. Widjaja, Pengaruh pH medium terhadap produksi hidrogen dari glukosa menggunakan Enterobacter aerogenes NBRC 13534 2009

Seminar NasionalTeknik Kimia Indonesia(SNTKI)ITB Bandung, 19 – 20

Oktober 200917

A. Widjaja, A. Fauzan, R. Feryanto,Klarifikasi Kinetika dan MekanismeDegradasi Enzimatik Hemiselulosa DiikutiDegradasi Lignin Pada Proses Biobleaching

2009

Seminar NasionalTeknik Kimia Indonesia(SNTKI)ITB Bandung, 19 – 20Oktober 2009

18A. Widjaja, H. Firmanto, dan F. Yusra,Pembuatan Etanol Dari Xilan Dalam JeramiPadi Melalui Degradasi Enzimatik DiikutiProses Fermentasi Menggunakan Pichia

Stipitis

2009

Seminar NasionalInovasi Dan AplikasiTeknologi Di Industri(SENIATI)

ITN Malang, 24Oktober 200919

A. Widjaja, Production of Hydrogen FromGlucose By Enterobacter aerogenes NBRC13534

2009

Seminar NasionalInovasi Dan AplikasiTeknologi Di Industri(SENIATI)ITN Malang, 24Oktober 2009

20 Widjaja, A.: Lipid Production fromMicroalgae As a Promising candidate for

biodiesel Production2009

Makara, Teknologi, Vol.13, No. 1, April 2009:47-51

21 Widjaja, A.: Penggunaan Enzim xilanaseUntuk Menurunkan Penggunaan SenyawaBerbasis Klor Pada Proses PengelantanganRamah Lingkungan,

2009

Seminar Nasional XIV -FTI – ITS Surabaya,22-23 Juli 2009

22. A. Widjaja, D. Moentamaria, H. Wibowo,Biodelignifikasi Secara Langsung Pada KayuSengon Dengan Enzim Lakase Dari JamurTrametes Versicolor,

2009Seminar Nasional XIV -FTI – ITS Surabaya,22-23 Juli 2009


40/45

40

23

A. Widjaja, F. Arraziy, R. Feryanto, AKinetic of Hemicellulose Degradation byXylanase Enzyme in Biobleaching Process

2009

Seminar NasionalDesign and Applicationof Technology 2009,Fakultas TeknikUniversitas Widya

Mandala, Surabaya, 23Juli 2009

24A. Widjaja dan B. Setiawan, Studi KonversiXilan Menjadi Bioetanol Sebagai SumberEnergi Terbarukan

2009

Seminar Nasional KimiaXI Jurusan KimiaFMIPA ITS Surabaya,28 Juli 2009

25A. Widjaja, N. Anwar dan S. Winardi,Produksi Enzim Selulase Untuk HidrolisisJerami Padi

2009

Seminar Nasional KimiaXI Jurusan KimiaFMIPA ITS Surabaya,28 Juli 2009

26A. Widjaja, A. P. Putra, Winarto: Applicationof Xylanase Enzyme in Biobleaching

2009

Prosiding Seminar Nasional Teknik KimiaKejuangan 2009, UPNJogja

27 A. Widjaja, B. Setiawan, R. Ardianto, R.Puspitasari: Pembuatan Alkohol Dari XylanMelalui Degradasi Enzimatik Diikuti ProsesFermentasi

2009

Prosiding Seminar Nasional Teknik KimiaKejuangan 2009, UPNJogja

28A. Widjaja, Soeprijanto, Musfil AS, and A.Altway, H. Ogino: Increasing Productivity of

Xylanase from Fungal Strains

2008

Seminar NasionalFundamental danAplikasi Teknik Kimia

di ITS Surabaya, 5 November 200829.

A. Widjaja, A. Altway, E. Diningrat, dan E.Anjarwati: Produksi Biogas Dari LimbahPadat Tapioka

2008

Seminar NasionalFundamental danAplikasi Teknik Kimiadi ITS Surabaya, 5

November 200830 A. Widjaja, F. E. Cahyono, dan S. D.

Nugroho, Pengaruh pH Medium PadaPembentukan Enzim Xylanase DenganSubstrat Dedak Gandum Untuk Produksi

Xylose

2008

Prosiding SEMINARSRKP UNDIPSEMARANG13 AGUSTUS 2008

31 A. Widjaja, E. Diningrat, dan E. Anjarwati:Penanganan Terintegrasi Limbah PadatTapioka: Pengaruh Waktu Tinggal, OrganicLoading Rate Dan Konsentrasi Limbah PadatTerhadap Pembentukan Biogas DenganAnaerobic Digestion

2008

Prosiding SEMINARSRKP UNDIPSEMARANG13 AGUSTUS 2008

32A. Widjaja, T. H. Yeh, Y. H. Ju: Enzymaticsynthesis of caffeic acid phenethyl ester,

2008

Journal of the ChineseInstitute of ChemicalEngineers 39 (2008)413 – 418


41/45

41

33 A. E. Palupi, A. Altway and A. Widjaja: TheApplication of membrane Bio-reactor for EastJava Domestic waste water treatment

2008SongklanakarinJ.Sci.Technol., 30(1),131-134, Jan-Feb 2008

34A. Widjaja, Y. H. Chuang, Study ofMultistage Zeolite Adsorption and Desorptionof Phytosterols

2007

Jurnal Ilmiah Sain danTeknology "Industri"

FTI ITS, Vol. 6, No. 3,Oktober 2007

35Widjaja, A.: Lipid Produstion fromMicroalgae Chlorella vulgaris as a PromisingCondidate for Biodiesel Production,

2007

First Indonesia-KoreaBiotechnologySymposium Jakarta-Indonesia, 30-31 Januari2007

36A. Widjaja, E. Lestari, A. Tanjung,Widiawan, Alfian, Ogino, H., Produstion ofXylanase from Fungal Strains

2007

58th Annual Meeting ofEnzyme EngineeringAssociation, TokyoUniversity, Japan, 12Oktober 2007

37 Y. H. Chuang, Y. H. Ju and A. Widjaja,Kinetic Studies of Phytosterol Adsorption onZeolite

2007Separation Science andTechnology, 42: 611 – 624, 2007

38 Y. H. Chuang, Y. H. Ju and A. Widjaja,Separation of Campesterol and b-Sitosterolfrom a Sterol Mixture

2006Separation Science andTechnology, 41: 3027 – 3038, 2006

39 A. Widjaja and Y. H. Chuang, Effect OfStirring And Temperature On The SeparationOf Phytosterols Using Zeolite

2006Jurnal IPTEK vol. 17,nomor 4, hal. 103-109,2006

40 A. Widjaja and Y. H. Chuang, Effect ofSolvents on the Selective Separation ofPhytosterols Using Zeolite

2006 Jurnal Reaktor vol. 10, No. 1, hal. 31 – 36, 2006

41 A. Widjaja and G. S. Lee : Study On theEnzymatic Synthesis of OctylMethoxycinnamate From p-MethoxycinnamicAcid and 2-Ethyl Hexanol

2006

Jurnal ilmiah sains danteknologi INDUSTRI,vol. 5, no. 3, hal. 137 – 144, 2006

42 G. S. Lee, A. Widjaja, Y. H. Ju: Enzymaticsynthesis of cinnamic acid derivatives

2006Biotechnology letter,(2006) 28, p. 581-585

43 A. Widjaja, D. Iswandari, K. Natalia, A. R.Sandjaja: Pengaruh Waktu Inkubasi,

Konsentarsi Subtrat, Jumlah Spora danSumber Nitrogen pada Proses FermentasiTerendam terhadap Aktivitas EnzimXilanase

2005

Jurnal Ilmiah Teknik &

Rekayasa : SAINTEK,Vol. 9, No.2, Desember2005, hal. 101-200

44 A. Widjaja, Fery, dan Musmariadi: “PengaruhBerbagai Konsentrasi Mediator padaBiodelignifikasi Menggunakan Enzim KasarLignin Peroksidase"

2004 Jurnal teknik kimiaIndonesia, Vol. 3, No.2,Desember 2004, hal. 71-79

45 A. Widjaja, S. Gunawan, A. Mustofa:“Pengaruh Feeding Enzim Terhadap Proses

Hidrolisa Pati Dari Tepung Tapioka MenjadiGlukosa”

2004 Seminar NasionalTeknik Kimia SoebardjoBrotoharjono, di UPNSurabaya


42/45

42

46 A. Widjaja, S. Gunawan, A. Mustofa: “AspekPerancangan Proses Hidrolisa Pati DariTepung Tapioka Menjadi Glukosa”

2004 Seminar NasionalTeknik Kimia SoebardjoBrotoharjono, di UPNSurabaya

47 A. Widjaja, S. Gunawan, D. Aditya dan

Wijanarko: “Produksi Enzim Amilase dari Aspergillus Niger Dengan metoda Solid StateFermentation"

2004 Seminar Nasional

Fundamental danAplikasi Teknik Kimiadi ITS Surabaya

48 A. Widjaja, S. Gunawan, D. Iswandari dan K. Natalia: “Pengaruh Larutan Garam MineralDalam Produksi Enzim Xilanase Dari

Aspergillus Niger Dengan MetodeSubmerged Fermentation"

2004 Seminar NasionalFundamental danAplikasi Teknik Kimiadi ITS Surabaya

49 A. Widjaja