“Rancangan Pembuatan Bioenergi Dengan Menggunakan Jerami Sebagai Bahan Dasar Pembuatan-nya”

“Rancangan Pembuatan Bioenergi Dengan Menggunakan Jerami Sebagai Bahan Dasar Pembuatan-nya”

1. PENDAHULUAN

Indonesia merupakan negara agraris, sebagian mata pencaharian dari penduduk Indonesia adalah Petani, bahkan Indonesia sempat menjadi Negara yang dapat mengekspor hasil pertaniannya ke beberapa negara termasuk eropa. Ditambah lagi dengan keadaan / letak geografis Indonesia yang terletak di garis khatulistiwa, hal ini menyebabkan Indonesia menjadi negara yang kaya akan alam termasuk di bidang Pertanian.

Salah satu hasil pertanian adalah padi. Padi ( beras ) merupakan sumber pangan yang pokok bagi penduduk Indonesia, karena rata-rata bahan makanan pokok yang dijadikan adalah padi meskipun ada sebagian yang menjadikan bahan lain sebagai makanan pokok seperti jagung, gandum, singkong, dll. Oleh karena itu pemerintah cukup fokus terhadap bidang pertanian khususnya padi.

Pemerintah dan rakyat seolah buta bahwa ada banyak sumber energi selain bahan bakar minyak (BBM) dan listrik. Bahan bakar yang tak bisa diperbarui itu sudah mengikat masyarakat sedemikian eratnya sehingga terus dicari dan diburu kendati harganya selalu melambung tinggi. Rasanya sudah jemu para pemerhati lingkungan dan ilmuwan mengingatkan bahwa bahan bakar fosil merupakan bahan bakar yang tak bisa diperbarui, juga tidak ramah lingkungan. Selain terancam punah, bahan bakar jenis ini dikenal pemicu polusi udara nomor satu. BBM yang dipakai kendaraan bermotor saat ini menghasilkan zat beracun seperti CO2, CO, HC, NOX, SPM dan debu. Kesemuanya menyebabkan gangguan pernapasan, kanker, bahkan pula kemandulan.

Pemerintah harus memberi perhatian khusus pada pengembangan sumber energi bahan bakar alternative ramah lingkungan. Bahan bakar macam inilah yang kita kenal dengan sebutan bioetanol. Indonesia berpotensi sebagian produsen bioetanol terbesar di dunia. Menurut Dr. Ir. Arif Yudiarto, periset di Balai Besar Teknologi Pati. Ada 3 kelompok tanaman sumber bioetanol: tanaman yang mengandung pati (seperti singkong, kelapa sawit, tengkawang, kelapa, kapuk, jarak pagar, rambutan, sirsak, malapari, dan nyamplung), bergula (tetes tebu atau molase, nira aren, nira tebu nira surgum manis) dan serat selulosa (batang sorgum, batang pisang, jerami, kayu, dan bagas).”seluruh bahan baku itu semuanya ada di Indonesia. Bahan yang mengandung pati, glukosa, dan serat selulosa ini bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Baru segelintir produsen Indonesia mencetak keuntungan dari proses nilai tambah bioethanol ini, padahal banyak perusahaan seperti PERTAMINA, pabrik kosmetik, parfum, farmasi, dll. sangat membutuhkan dan siap menampung dalam jumlah berapapun produk bioethanol ini, jadi potensi kedepan sangat “menjanjikan dan tidak akan pernah mati”.

Bioetanol adalah sebuah bahan bakar alternatif yang diolah dari tumbuhan, dimana memiliki keunggulan mampu menurunkan emisi CO2 hingga 18 %. DiIndonesia, minyak bioethanol sangat potensial untuk diolah dan dikembangkan karena bahan bakunya merupakan jenis tanaman yang banyak tumbuh di negara ini dan sangat dikenal masyarakat. Tumbuhan yang potensial untuk menghasilkan bioetanol adalah tanaman yang memiliki kadar karbohidrat tinggi, seperti: tebu, nira, sorgum, ubi kayu, garut, ubi jalar, sagu, jagung, jerami, bonggol jagung, dan kayu.

Pemerintah kita sebenarnya sudah cukup tanggap dalam mengeluarkan kebijakan-kebijakan yang berkaitan dengan pengembangan bioenergi. Hal ini bisa kita lihat dari beberapa peraturan yang sudah dikeluarkan pemerintah.
-Peraturan Pemerintah No. 3 Tahun 2005 tentang Penyediaan dan Pemanfaatan

Tenaga Listrik
-Instruksi Presiden No. 1 Tahun 2006 tentang Penyediaan dan Pemanfaatan Bahan

Bakar Nabati (Biofuel) sebagai Bahan Bakar Lain
-Keputusan Menteri ESDM No. 0002 tahun 2004 tentang Kebijakan Energi Hijau
-Keputusan Menteri ESDM No.1122K/30/MEM/2002 Pedoman Pembangkit Skala

Kecil Tersebar
-Peraturan Menteri ESDM No. 002/2006 tentang Pengusahaan Pembangkit Listrik

Tenaga Energi Terbarukan Skala Menengah

2. SEPUTAR TENTANG JERAMI

Padi adalah salah satu tanaman budidaya terpenting dalam peradaban manusia. Meskipun terutama mengacu pada jenis tanaman budidaya, padi juga digunakan untuk mengacu pada beberapa jenis dari marga (genus) yang sama, yang disebut padi liar.

Produksi padi dunia menempati urutan ketiga dari semua serealia setelah jagung dan gandum. Namun demikian, padi merupakan sumber karbohidrat utama bagi mayoritas penduduk dunia.

Padi juga dapat kita olah menjadi makanan yaitu menjadi nasi. Yang banyak mengandung nilai gizi. Salah satunya adalah karbohidrat. Sebelum di olah menjadi nasi, padi harus melakukan beberapa tahap demi tahap.

Setelah padi dipanen, bulir padi atau gabah dipisahkan dari Jerami padi. Pemisahan dilakukan dengan memukulkan seikat padi sehingga gabah terlepas atau dengan bantuan mesin pemisah gabah.

Namun yang akan kita bahas bukan mengenai tentang pembuatan nasi, melainkan proses terjadinya Jerami yang akan kita gunakan sebagai bahan dasar dalam pembuatan Bioetanol.

Jerami padi merupakan salah satu limbah pertanian yang paling besar di Indonesia. Pemanfaatan limbah jerami padi sebagai salah satu bahan baku alternatif produksi glukosa dalam proses bioetanol mulai dikembangkan di beberapa negara termasuk di Indonesia. Hal ini disebabkan karena jerami padi harganya sangat murah dan memiliki kandungan selulosa yang cukup tinggi yaitu 32,1%. Penelitian ini bertujuan untuk menyeleksi isolat jamur dari sebelas isolat yang memiliki aktivitas enzim selulase paling tinggi, menentukan pH dan suhu optimum aktivitas enzim, serta melakukan proses sakarifikasi dan mengukur gula pereduksinya. Pertama-tama dilakukan perlakuan pendahuluan terhadap jerami padi yang bertujuan untuk melepaskan lignin yang merupakan faktor penghambat dalam proses sakarifikasi. Perlakuan pendahuluan ini dilakukan secara mekanik (meliputi proses pembersihan, pemotongan, dan penggilingan jerami padi) dan kimiawi (dilakukan dengan cara merendam serbuk jerami padi pada larutan 4% (w/v) NaOH). Substrat jerami yang telah dideliginifikasi ini digunakan sebagai media pertumbuhan jamur, produksi enzim, penentuan pH dan suhu optimum serta media dalam proses sakarifikasi. Pada tahap seleksi pertama terdapat 4 isolat jamur yang paling baik pertumbuhannya dalam substrat jerami padi yaitu LCT 5, LPT 3, LCS 2 dan A.awamori. Pada tahap seleksi kedua LCT 5 memiliki aktivitas paling tinggi yaitu 0,17 U/ml pada hari ke-9. Isolat jamur LCT 5 mempunyai aktivitas selulase optimum pada pH 5 dan suhu 50oC. Tahapan sakarifikasi dilakukan selama 20 jam dengan menggunakan substrat 4% (w/v) dan dilakukan beberapa variasi percobaan yang meliputi konsentrasi enzim (5%, 10%, 17%,dan 90% (v/v)), suhu (suhu 26oC dan 50oC), dan kecepatan putaran (100 rpm dan 200 rpm). Kadar glukosa tertinggi dicapai pada konsentrasi enzim 90% (v/v), suhu 26oC (suhu ruang) dan kecepatan putaran (200 rpm) dengan kadar glukosa 49,49 mg/100ml (1,24% sakarifikasi). Hal ini disebabkan karena kecepatan reaksi enzim berbanding lurus dengan konsentrasi enzim dan kecepatan putaran hingga batas waktu tertentu. Semakin cepat reaksi dan putarannya maka semakin cepat enzim berikatan dengan substrat sehingga semakin banyak produk (glukosa) yang dihasilkan. Hasil identifikasi menunjukkan bahwa LCT 5 bergenus Aspergillus

Secara umum jerami dan bahan lignoselulosa lainnya tersusun dari selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Selulosa dan hemiselulosa tersusun dari monomer-monomer gula sama seperti gula yang menyusun pati (glukosa). Selulosa ini berbentuk serat-serat yang terpilin dan diikat oleh hemiselulosa, kemudian dilindungi oleh lignin yang sangat kuat. Akibat dari perlindungan lignin dan hemiselulosa ini, selulosa menjadi sulit untuk dipotong-potong menjadi gula (proses hidrolisis). Salah satu langkah penting untuk biokonversi jerami menjadi ethanol adalah memecah perlindungan lignin ini.

3. TAHAPAN PEMBUATAN BIOETANOL

Jerami padi mengandung kurang lebih 39% sellulosa dan 27,5% hemiselullosa. Kedua bahan polysakarida ini dapat dihidrolisis menjadi gula sederhana yang selanjutnya dapat difermentasi menjadi ethanol. Potensi produksi jerami padi per ha kurang lebih 10 – 15 ton, jerami basah dengan kadar air kurang lebih 60%. Jika seluruh jerami per ha ini diolah menjadi ethanol (fuel grade ethanol), maka potensi produksinya kurang lebih 766 hingga 1,148 liter/ha FGE (perhitungan ada di lampiran). Dengan asumsi harga ethanol fuel grade sekarang adalah Rp. 5500,- (harga dari pertamina), maka nilai ekonominya kurang lebih Rp. 4,210,765 hingga 6,316,148 /ha.

Menurut data BPS tahun 2006, luas sawah di Indonesia adalah 11.9 juta ha. Artinya, potensi jerami padinya kurang lebih adalah 119 juta ton. Apabila seluruh jerami ini diolah menjadi ethanol maka akan diperoleh sekitar 9,1 milyar liter ethanol (FGE) dengan nilai ekonomi Rp. 50,1 trilyun. Jika dihitung-hitung ethanol dari jerami sudah cukup untuk memenuhi kebutuhan bensin nasional.

Komponen	Kandungan (%)
Hemiselulosa	27(+/- 0.5)
Selulosa	39(+/- 1)
Lignin	12(+/- 0.5)
Abu	11(+/- 0.5)

Potensi etanol dari jerami padi menurut Kim and Dale (2004) adalah sebesar 0.28 L/kg jerami. Sedangkan kalau dihitung dengan cara Badger (2002) adalah sebesar 0.20L/kg jerami. Nah, dari data ini bisa diperkirakan berapa potensi etanol dari jerami padi di Indonesia, yaitu:

Jerami	Kim and Dale (2004)	Badger (2002)
54,700	15,316 juta liter	10,940 juta liter
82,050	22,974 juta liter	16,410 juta liter

Kita ambil data yang ‘pesimis’ yaitu cara Badger (2002), jumlah etanol tersebut dapat menggantikan bensin sejumlah: 7,915 - 11,874 juta liter. Cukup untuk memenuhi kebutuhan bensin nasional selama satu tahun.

Sebelum dilakukan pengolahan lebih lanjut jerami perlu dilakukan perlakuan pendahuluan. Perlakuan pendahuluan ini antara lain adalah pengeringan dan pencacahan. Pengeringan bertujuan untuk mengurangi kadar air jerami sehingga jerami dapat disimpan dalam waktu yang relatif lama. Pencacahan bertujuan untuk memperkecil ukuran jerami sehingga lebih mudah dilakukan pengolahan.

Jerami sebaiknya langsung dicacah setelah dipanen. Jerami basah lebih mudah dikeringkan daripada jerami kering. Pencacahan dapat menggunakan mesin pencacah. Karena bentuknya yang berserabut, mesin cacah didesain sedemikian rupa agar jerami dapat tercacah dengan baik dan tidak melilit pada bagian pisau-nya. Kami sedang mendesain mesin pencacah yang digunakan khusus untuk pembuatan pulp.

Pengeringan jerami dapat dilakukan dengan pejemuran di bawah sinar matahari. Jika sinar matahari sedang terik, satu hari sudah cukup untuk mengeringkan jerami. Tetapi jika hari mendung, seperti saat-saat sekarang ini pengeringan bisa dilakukan berhari-hari.

Jerami basah dalam waktu satu atau dua hari sudah langsung terkomposkan. Suhu akan meningkat dengan cepat dan biasanya akan muncul bau yang tidak sedap. Tetapi jika jerami dikeringkan dapat bertahan beberapa bulan. Asalkan dijaga tetap kering.

Secara umum jerami dan bahan lignoselulosa lainnya tersusun dari selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Selulosa dan hemiselulosa tersusun dari monomer-monomer gula sama seperti gula yang menyusun pati (glukosa). Selulosa ini berbentuk serat-serat yang terpilin dan diikat oleh hemiselulosa, kemudian dilindungi oleh lignin yang sangat kuat. Akibat dari perlindungan lignin dan hemiselulosa ini, selulosa menjadi sulit untuk dipotong-potong menjadi gula (proses hidrolisis). Salah satu langkah penting untuk biokonversi jerami menjadi ethanol adalah memecah perlindungan lignin ini.

Peralatan Proses

Adapun rangkaian peralatan proses adalah sebagai berikut:

Peralatan penggilingan

Pemasak, termasuk support, pengaduk dan motor, steam line dan insulasi

External Heat Exchanger

Pemisah padatan - cairan (Solid Liquid Separators)

Tangki Penampung Bubur

Unit Fermentasi (Fermentor) dengan pengaduk serta motor

Unit Distilasi, termasuk pompa, heat exchanger dan alat kontrol

Boiler, termasuk system feed water dan softener

Tangki Penyimpan sisa, termasuk fitting

Proses biokonversi jerami menjadi ethanol adalah :

panen -> pretreatment -> hidrolisis -> fermentasi -> distilasi -> dehidrasi.

1.) Persiapan Bahan Baku

Jerami padi yang baru saja dipanen dikumpulkan di suatu tempat. Jerami ini kemudian di cacah-cacah dengan mesin cacah agar ukurannya menjadi kecil-kecil dan 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.

2.) Hidrolisis

Ada dua cara umum untuk hidrolisis, yaitu: hidrolisis dengan asam dan hidrolisis dengan enzyme. Hidrolisis asam biasanya menggunakan asam sulfat encer. Jerami dimasak dengan asam dalam kondisi suhu dan tekanan tinggi. Dalam kondisi ini waktu hidrolisisnya singkat. Hidrolisis bisa juga dilakukan dalam suhu dan tekanan rendah, tetapi waktunya menjadi lebih lama. 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. Dengan dua tahap hidrolisis ini diharapkan akan diperoleh gula dalam jumlah yang banyak.

Hidrolisat jerami

Cairan hidrolisat (hasil hidrolisis) asam memiliki pH yang sangat rendah dan kemungkinan ada juga senyawa-senyawa yang beracun untuk mikroba. Hidrolisat ini harus dinetralkan dan didetoksifikasi sebelum difermentasi menjadi ethanol. Tujuan dari netralisasi dan detoksifikasi adalah untuk menetralkan pH dan menghilangkan senyawa racun tersebut. Hidrolisat yang sudah netral tersebut siap untuk difermentasi menjadi ethanol.

Cara kedua hidrolisis adalah dengan menggunakan enzyme selulase. Enzyme ini memiliki kemampuan untuk memecah selulosa menjadi glukosa. Penggunaan enzyme lebih efisien dalam menghidrolisis selulosa. Keuntungan lainnya adalah bisa digabungkan dengan proses fermentasi yang dikenal dengan metode SSF (simultaneous sacharification and fermentation). Namun untuk saat ini harga enzyme masih mahal.

3.) Fermentasi

Proses fermentasi hidrolisat selulosa sama seperti proses fermentasi etanol pada umumnya. Mikroba yang umum digunakan adalah ragi roti (yeast). Setelah hidrolisat difermentasi selama beberapa waktu, maka tahap berikutnya adalah purifikasi ethanol.

4.) Purifikasi

Proses purifikasi ethanol ini tidak jauh berbeda dengan purifikasi ethanol dari singkong. Prosesnya meliputi distilasi dan dehidrasi. Proses distilasi akan meningkatkan kandungan ethanol hingga 95%. Sisa air yang masih ada dihilangkan dengan proses dehidrasi hingga kandungan ethanol mencapai 99.5%. Ethanol siap digunakan untuk mobil Anda.

4. CABANG ILMU BIOLOGI YANG TERKAIT

Penerapan aplikasi bioteknologi suatu organisme dalam teknologi yang bermanfaat bagi manusi dan produksi. Penggunaan organisme tersebut secara terarah, terkontrol yang merupakan aplikasi terpadu secara biokimia, mikrobiologi dan teknologi kimia. Manfaat bagi manusia antara lain di bidang industri, kesehatan, pertanian, peternakan dan manfaat lainnya. Penggunaan biokimia, mikrobiologi dan rekayasa kimia secara terpadu mempunyai tujuan untuk mencapai penerapan teknologi dari kemampuan mikroba dan sel kultur jaringan. Jadi bidang-bidang ilmu yang harus dipelajari dalam bioteknologi adalah biologi sel, biokimia, fisiologi, mikrobiologi, genetika dan rekayasa genetika.

-) Peran manfaat bioteknologi di masa depan

Untuk memenuhi berbagai kebutuhan pokok manusia, teknologi di bidang biologi tampak semakin menjadi tumpuan. Ini tampak terutama dalam dasawarsa terakhir ini, di mana teknologi nyaris merambah semua aspek kehidupan. Secara internasional, bioteknologi terbukti telah diaplikasikan secara sukses di bidang kedokteran, pertanian, peternakan dan buhkan di bidang persenjataan militer. Teknologi inseminasi buatan perlu dukungan penelitian ke arah sexing sperma, sebab untuk sapi perah lebih diharapkan akan lahir betina, sedang untuk sapi potong yang diambil dagingnya diharapkan akan lahir jantan. Seterusnya ke embrio transfer dengan ini ternak unggul dapat diperbanyak dalam jumlah tak terbatas. Di dalam pengembangan embrio transfer perlu peningkatan metode pemindahan embrio dan penentuan jenis kelamin embrio yang dikehendaki. Untuk peningkatan kualitas limbah pertanian telah dilakukan manipulsi mikroba rumen dengan memanfaatkan gen selulosa dalam mikroba untuk menghasilkan enzim selulosa pemecah selulosa menjadi gula dan lignin. Di samping juga dicoba berbagai jenis jamur. Mengenai kebutuhan konsentrat yang terus meningkat, maka ditempuh aplikasi bioteknologi di antaranya penggunaan pemacu tumbuh, juga melakukan metode konvensional antara lain penyimpanan jagung dalam gudang yang besar, diversifikasi bahan, substitusi jagung, tepung kedelai dan tepung ikan dengan bahan lainnya.

Biokimia adalah kimia mahluk hidup. Biokimiawan mempelajari molekul dan reaksi kimia terkatalisis oleh enzim yang berlangsung dalam semua organisme. Lihat artikel biologi molekular untuk diagram dan deskripsi hubungan antara biokimia, biologi molekular, dan genetika.

Biokimia merupakan ilmu yang mempelajari struktur dan fungsi komponen selular, seperti protein, karbohidrat, lipid, asam nukleat, dan biomolekul lainnya. Saat ini biokimia lebih terfokus secara khusus pada kimia reaksi termediasi enzim dan sifat-sifat protein.

Saat ini, biokimia metabolisme sel telah banyak dipelajari. Bidang lain dalam biokimia di antaranya sandi genetik (DNA, RNA), sintesis protein, angkutan membran sel, dan transduksi sinyal

Ilmu Gizi

Ilmu Gizi adalah cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang kandungan gizi berbagai zat / makanan ( benda )

Ilmu Gizi sendiri dalam definisinya adalah suatu cabang Ilmu Pengetahuan yang khusus mempelajari hubungan antara makanan dan Kesehatan Tubuh, (PIN Dietetik, 2003). Di Indonesia jumlah Tenaga Gizi yang tersebar baik dipelayanan maupun di pendidikan adalah (Depkes, 2003) sebanyak 10,685 orang atau 2,37 % dari total Tenaga Kesehatan.

Menurut Dr Leverton (2003) konsep dasar pendidikan Ilmu Gizi bisa dinamis dan bermanfaat dimasa yang akan datang adalah :

1. Ilmu gizi yang mempelajari bagaimana makanan dimakan serta manfaatnya.

2. untuk pertumbuhan dan kesehatan perlu makanan dari bahan gizi yang berbeda

3. jumlah zat gizi harus sesuai dengan kebutuhan

4. penanganan efek makanan dari bahan gizi, terhadap keselamatan, penampilan dan rasa dari bahan makanan.

5. KESIMPULAN

Dalam waktu yang tidak terlalu lama lagi, Indonesia diperkirakan akan mengalami defisit energi dengan volume defisit semakin meningkat. Hal ini terjadi karena sementara konsumsi energi terus meningkat, sumber energi, khususnya yang tidak terbarukan, semakin menurun. Untuk mengatasi hal ini, pengembangan sumber energi yang terbarukan merupakan pilihan yang strategis. Dalam konteks ini, pemanfaatan produk bioetanol dan limbahnya mempunyai potensi besar untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternative substitusi BBM. Produk bioetanol dan limbahnya mempunyai potensi besar sebagai sumber energi yang terbarukan. Dengan perkembangan industri dan pertanian salah satunya Jerami, yang relatif pesat, upaya untuk mewujudkan hal tersebut perlu mendapat prioritas. Indonesia perlu segera memacu diri untuk mewujudkan hal tersebut sehingga ketertinggalan dengan negara lain dalam hal teknologi dan implementasi dapat terus diperkecil. Hal ini memerlukan dukungan semua pihak, khususnya pelaku bisnis, lembaga riset, dan pemerintah. Kebijakan Pemerintah perlu diarahkan pada pemberian insentif finansial kepada industri yang merintis kegiatan pengembangan energi terbarukan seperti ini, misalnya dengan memanfaatkan sebagian dana kompensasi pencabutan subsidi BBM.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell 2000 Biologi Edisi kelima Jilid I. Jakarta : Erlangga

http://ipabutek.blogspot.com/2009/01/genetika.html

http://bebas.vlsm.org/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Biologi/0152%20Bio%203-7d.htm

http://www.bsl-online.com/energi/archive/1.html

http://indonesiaenergywatch.com/info-info/bagaimana-cara-membuat-

bioetanol.html

P. Eka Suraya Lily, Sukandar Dede “ konversi Pati gayong ( Canna edulis Ker.) Menjadi Bioetanol melalui hidrolisis Asam dan Fermentasi “ Jurnal Penelitian 2008