Potensi Limbah Selulosa dari Jerami Padi sebagai Bahan Baku Bioetanol

 Tulisan ini pernah saya susun ketika akan mengikuti sebuah ajang bergengsi di Universitas tempat saya kuliah. sayangnya saya tidak lolos ke tahap akhir, hanya sampai setengah jalan. Untuk mengingat dan mengenang kegagalan saya karna kebingungan yang melanda diri saat itu untuk tetap mengikuti kompetisi ini dengan serius atau hanya sekedarnya saja (red: ISENG), maka izinkan saya untuk menjadikannya sebuah postingan di blog ini. Cekidot!

 Potensi Limbah Selulosa dari Jerami Padi sebagai Bahan Baku Bioetanol
Oleh: Nopitasari

            Kebutuhan energi semakin lama semakin meningkat.  Dewasa ini, 98% kebutuhan energi di dunia untuk transportasi dipenuhi dengan bahan bakar minyak (BBM).  BBM untuk transportasi persediaannya terbatas, tidak dapat diperbaharui, dan menyebabkan kerusakan lingkungan.  Karena pemakaian energi (terutama minyak bumi) dari tahun ke tahun semakin meningkat, sedangkan sumber bahan bakar yang digunakan semakin menipis, maka untuk mengatasinya perlu dicari energi alternatif sebagai pengganti BBM. 

            Salah satu energi alternatif pengganti BBM adalah bioetanol. Bioetanol adalah suatu bahan bakar alternatif yang diolah dari tumbuhan (biomassa) dengan cara fermentasi yang memiliki keunggulan mampu menurunkan emisi CO₂ hingga 18%. Di Indonesia, bioetanol sangat potensial untuk diolah dan dikembangkan karena bahan bakunya merupakan jenis tanaman yang banyak tumbuh di negara ini dan sangat dikenal masyarakat. Menurut Dr. Ir. Arif Yudiarto, periset di Balai Besar Teknologi Pati, ada tiga kelompok tanaman sumber bioetanol, antara lain: tanaman yang mengandung pati seperti singkong, kelapa sawit, tengkawang, kelapa, kapuk, jarak pagar, rambutan, sirsak, malapari, dan nyamplung; tanaman  bergula seperti tetes tebu atau molase, nira aren, nira tebu nira surgum manis; dan serat selulosa seperti batang sorgum, batang pisang, jerami, kayu, dan bagas.

              Negara Indonesia merupakan negara agraris dengan lahan pertanian yang sangat luas serta hasil pertanian yang melimpah. Luas areal pertanian padi di Indonesia sebesar 12,8 juta ha. Merujuk data FAO 2011, rata-rata produksi padi nasional mencapai 5 ton per ha. Angka ini lebih tinggi dari Filipina dan Malaysia yang masing-masing sebesar 3,73 ton dan 3,59 ton. Angka yang terbilang tinggi ini dapat dijadikan modal bagi kita untuk memanfaatkan limbah pertanian padi (khususnya jerami) sebagai sumber bahan baku pembuatan bioetanol.

            Setelah musim panen, pada umumnya jerami dibiarkan begitu saja di sawah. Padi yang ditanam diambil bijinya untuk selanjutnya dijadikan beras, lalu sisa hasil panen berupa jerami, tangkai, serta daunnya hanya dibiarkan membusuk di tanah atau ada juga yang langsung dibakar. Padahal jerami padi banyak mengandung pati, selulosa dan glukosa yang cukup tinggi.  Dari luasnya lahan dan banyaknya jumlah hasil panen padi setiap tahun, dapat dipastikan limbah yang dihasilkannya juga melimpah. Alangkah baiknya jika limbah tersebut tidak hanya menjadi sampah yang membusuk di permukaan tanah, namun diolah menjadi produk yang bermanfaat seperti bioetanol.

         Jerami padi kaya selulosa dan hemiselulosa masing-masing 39% dan 27,5%. Hemiselulosa merupakan heteropolimer polisakarida yang keberadaannya terbanyak kedua setelah selulosa. Lignoselulosa sebagian besar terdiri dari campuran polimer karbohidrat (selulosa dan hemiselulosa), lignin, ekstraktif, dan abu. Kadang-kadang disebutkan holoselulosa, istilah ini digunakan untuk menyebutkan total karbohidrat yang dikandung di dalam biomassa dan meliputi selulosa dan hemiselulosa. Karena kandungan inilah maka jerami padi dapat dikonversikan menjadi bioetanol.

            Proses pembuatan bioetanol sendiri meliputi tahap-tahap berikut : panen, pretreatment, hidrolisis, fermentasi, distilasi, dan dehidrasi. Jerami padi yang baru saja dipanen dikumpulkan di suatu tempat. Jerami padi dikeringkan menggunakan oven pada suhu 105^oC sampai kadar air 0% dan dilakukan pengecilan ukuran  dengan cara memotong batang padi kecil-kecil, 0.5-1 cm,atau bisa dicacah dengan mesin cacah agar ukurannya menjadi 40 mesh. Jerami yang ukurannya sudah diperkecil siap untuk dilakukan pretreatment. Banyak cara untuk melakukan pretreatment, misalnya dengan cara ditekan dan dipanaskan secara cepat dengan uap panas (Steam Exploaded). Bisa juga dengan cara direndam dengan kapur selama waktu tertentu. Ada juga yang merendamnya dengan bahan-bahan kimia yang bisa membuka perlindungan lignin. Setelah pelindung lignin ini menjadi lunak, maka jerami siap untuk dihidrolisis. Kemudian bahan dihidrolisis dengan mencampurkan asam sulfat berkonsentrasi 1-5% dengan suhu mencapai 180^oC. Hidrolisis dilakukan dalam dua tahap. Pada tahap pertama sebagian besar hemiselulosa dan sedikit selulosa akan terpecah-pecah menjadi gula penyusunnya. Hidrolisis tahap kedua bertujuan untuk memecah sisa selulosa yang belum terhidrolisis. Setelah itu prosesnya mirip fermentasi bioetanol pada umumnya. Mikroba yang digunakan adalah ragi roti (Sacharomycetes cereviceae).

            Setelah hidrolisat difermentasi selama 16-24 jam, tahap berikutnya purifikasi etanol. Proses purifikasi etanol ini sama dengan purifikasi etanol dari singkong. Prosesnya meliputi destilasi dan dehidrasi. Biokonversi ini menggunakan tekhnologi mesin destilator sederhana. Mesin destilator ini dapat dirancang dengan biaya yang rendah dengan kapasitas produksi yang optimum. Proses destilasi meningkatkan kandungan etanol hingga 95%. Sisa air dihilangkan dengan proses dehidrasi hingga kandungan etanol mencapai 99.5%. Etanol siap dimasukkan ke tangki kendaraan bermotor. Rendemennya mencapai 7,65%.

            Potensi produksi jerami padi per ha kurang lebih 10 – 15 ton, jerami basah dengan kadar air kurang lebih 60%. Jika seluruh jerami per hektar  ini diolah menjadi etanol (ethanol fuel grade), maka potensi produksinya kurang lebih sebesar 766 hingga 1.148 liter/ha.  Dengan asumsi harga ethanol fuel grade  pada saat ini  adalah  Rp. 5.500,00, maka nilai ekonominya kurang lebih Rp. 4.210.765 hingga 6.316.148/ha. Berarti sangat menguntungkan jika kita benar-benar serius mengolah  limbah jerami padi menjadi bioetanol. Karena dengan demikian, penghasilan para petani juga dapat ditingkatkan.

            Keuntungan lain yang dapat diperoleh adalah bahwa Indonesia kaya dengan matahari dan air, sehingga tanaman selulosa mudah tumbuh. Jika didukung penelitian memadai, produksi bioetanol selulosik efektif untuk dikembangkan. Menurut Meine van Noordwijk, direktur regional International Centre for Research in Agroforestry, Bogor, limbah biomassa paling potensial karena tidak bersaing dengan pangan. Produksi bioetanol dari limbah tak butuh penanaman khusus sehingga tidak perlu perluasan lahan dan penggunaan pupuk kimia. Selain itu, penggunaan limbah juga membantu mengatasi permasalahan lingkungan seperti polusi air, udara, dan tanah.

*dikutip dari berbagai sumber

hahaha,,, ternyata saya pernah menulis sebuah karya yang awalnya saya tidak tau itu apa. Maklum ya jika tulisan ini hanya seadanya, karna ini hasil dari pikiran yang dibilang TAK TENTU RUDU. Dan saya juga baru baca2 tentang ini pas akan menuliskannya. Benar2 tidak menguasai materi. Terima Kasih yang udah mau baca. Semoga bermanfaat.