Hidrolisis Biomassa Mikroalga Porphyridium cruentum Menggunakan Asam (H2SO4 dan HNO3) dalam Produksi Bioetanol

Ni Wayan Sri Agustini, Nadhil Febrian

Abstract


Porphyridium cruentum ada salah satu jenis mikroalga uniseluler dari kelas Rhodophyceae yang memiliki karbohidrat. Kandungan karbohidratnya yang tinggi, sehingga mikroalga ini berpotensi sebagai sumber bioetanol. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui proses hidrolisis biomasa P. cruentum menggunakan asam untuk menghasilkan bioetanol. Biomassa P. cruentum dihidrolisis dengan menggunakan 2 jenis asam yaitu HNO3 dan H2SO4. Variasi konsentrasi asam yang digunakan adalah 1%; 2% dan 3%, pada suhu 100 oC selama 60 menit. Fermentasi dilakukan selama 5 hari dengan menggunakan Saccharomyces cerevisiae. Analisis karbohidrat menggunakan metoda fenol sulfat, gula pereduksi menggunakan metoda DNS, sedangkan analisis kadar etanol menggunakan Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT). Hasil dari studi ini, kandungan karbohidrat P. cruentum diperoleh sebesar 22,82%. Semakin tinggi konsentrasi asam yang digunakan, semakin tinggi pula kadar gula reduksi yang diperoleh. Kadar etanol dari biomasa yang dihidrolisis menggunakan H2SO4 maksimum dicapai pada konsentrasi 1% H2SO4 yaitu 34,5% dan dicapai pada hari ke-4, sedangkan biomassa yang dihidrolisis dengan HNO3 maksimum dicapai pada konsentrasi 2% yaitu sebesar 14,83% pada hari ke-2. Penggunaan konsentrasi asam yang rendah dapat mengurangi efek negatif terhadap lingkungan. Mikroalga P. cruentum yang mengandung karbohidrat 22,82% dapat dijadikan sebagai salah satu bahan baku untuk menghasilkan bioetanol yang berkelanjutan.


Keywords


Porphyridium cruentum; Hidrolisis asam; Etanol

Full Text:

PDF

References


Alvira, P., E. Tomás-Pejó, M. Ballesteros, and M.J. Negro. 2010. “Pretreatment Technologies for an Efficient Bioethanol Production Process Based on Enzymatic Hydrolysis: A Review.” Bioresource Technology 101 (13). Elsevier: 4851–61. doi:10.1016/J.BIORTECH.2009.11.093.

Assadad, L., B.S.B. Utomo, and R.N. Sari. 2010. “Pemanfaatan Mikroalga Sebagai Bahan Baku Bioetanol.” Squalen 5 (2): 51–58.

Becker, E.W. 1994. Microalgae: Biotechnology and Microbiology. Edited by S.J. Baddiley, N.H. Carey, I.J. Higgins, and W.G. Potter. New York: Cambridge University Press.

Borowitzka, M.A., and L.J. Borowitzka. 1988. Microalgal Biotechnology. New York: Cambridge University Press. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jctb.280470214.

Brown, M.R. 2002. “Nutritional Value and Uses of Microalgae in Aquaculture.” In Avances En Nutricion Acuiola, edited by L. E. Cruz-Suarez, D. Ricque-Marie, M. Tapia-Salazar, M.G. Gaxiola-Cortes, and N. Simoes. Vol. VI. Mexico. doi:10.5772/30576.

Chen, Chun-Yen, Xin-Qing Zhao, Hong-Wei Yen, Shih-Hsin Ho, Chieh-Lun Cheng, and Feng-Wu Bai. 2013. “Microalgae-Based Carbohydrates for Biofuel Production.” Biochemical Engineering Journal 78 (September). Elsevier: 1–10. doi:10.1016/J.BEJ.2013.03.006.

Dien, B. S., M. A. Cotta, and T. W. Jeffries. 2003. “Bacteria Engineered for Fuel Ethanol Production: Current Status.” Applied Microbiology and Biotechnology 63 (3). Springer-Verlag: 258–66. doi:10.1007/s00253-003-1444-y.

Dogra, S.K. 1990. Kimia Fisika Dan Soal-Soal. Jakarta: UI Press.

Dubois, M., K.A. Gilles, J.K. Hamilton, P.A. Rebers, and F. Smith. 1956. “Colorimetric Method for Determination of Sugars and Related Substances.” Analytical Chemistry 28 (3): 350–56. doi:10.1021/ac60111a017.

Farias Silva, C.E. de, and A. Bertucco. 2016. “Bioethanol from Microalgae and Cyanobacteria: A Review and Technological Outlook.” Process Biochemistry 51 (11). Elsevier: 1833–42. doi:10.1016/J.PROCBIO.2016.02.016.

Fontana, J.D., M. Passos, M. Baron, S.V. Mendes, and L.P. Ramos. 2001. “Cassava Starch Maltodextrinization/Monomerization Through Thermopressurized Aqueous Phosphoric Acid Hydrolysis.” Applied Biochemistry and Biotechnology 91–93 (1–9). Springer-Verlag: 469–78. doi:10.1385/ABAB:91-93:1-9:469.

Gerken, H.G., B. Donohoe, and E.P. Knoshaug. 2013. “Enzymatic Cell Wall Degradation of Chlorella Vulgaris and Other Microalgae for Biofuels Production.” Planta 237 (1). Springer-Verlag: 239–53. doi:10.1007/s00425-012-1765-0.

Harun, R., and M.K. Danquah. 2011. “Enzymatic Hydrolysis of Microalgal Biomass for Bioethanol Production.” Chemical Engineering Journal 168 (3). Elsevier: 1079–84. doi:10.1016/J.CEJ.2011.01.088.

Ho, Shih-Hsin, Shu-Wen Huang, Chun-Yen Chen, and T. Hasunuma. 2013. “Characterization and Optimization of Carbohydrate Production from an Indigenous Microalga Chlorella Vulgaris FSP-E.” Bioresource Technology 135 (May). Elsevier: 157–65. doi:10.1016/J.BIORTECH.2012.10.100.

Judoamidjojo, R.M., E.G. Sa’id, and L. Hartoto. 1989. Biokonversi. Bogor: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan, Dirjen Dikti, Pusat Antar Universitas Bioteknologi, Institut Pertanian Bogor.

Kwangdinata, R., I. Raya, and M. Zakir. 2014. “Production of Biodiesel from Lipid of Porphyridium Cruentum through Ultrasonic Method.” ISRN Renewable Energy 2014: 1–6. doi:10.1155/2014/107278.

Markou, G., I. Angelidaki, E. Nerantzis, and D. Georgakakis. 2013. “Bioethanol Production by Carbohydrate-Enriched Biomass of Arthrospira (Spirulina) Platensis.” Energies 6 (8): 3937–50. doi:10.3390/en6083937.

Milano, Jassinnee, Hwai Chyuan Ong, H.H. Masjuki, W.T. Chong, Man Kee Lam, Ping Kwan Loh, and Viknes Vellayan. 2016. “Microalgae Biofuels as an Alternative to Fossil Fuel for Power Generation.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 58 (May). Pergamon: 180–97. doi:10.1016/J.RSER.2015.12.150.

Minarni, N., B. Ismuyanto, and S. Sutrisno. 2013. “Pembuatan Bioetanol Dengan Bantuan Saccharomyces Cerevisiae Dari Glukosa Hasil Hirolisis Biji Durian (Durio Zibethinus).” Jurnal Ilmu Kimia Universitas Brawijaya 1 (1): pp.36-42. http://kimia.studentjournal.ub.ac.id/index.php/jikub/article/view/76.

Mohd-Zaki, Zuhaida, Juan R Bastidas-Oyanedel, Yang Lu, Robert Hoelzle, Steven Pratt, Fran R Slater, and Damien J Batstone. 2016. “Influence of pH Regulation Mode in Glucose Fermentation on Product Selection and Process Stability.” Microorganisms 4 (1). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi:10.3390/microorganisms4010002.

Monavari, S., M. Galbe, and G. Zacchi. 2009. “The Influence of Solid/liquid Separation Techniques on the Sugar Yield in Two-Step Dilute Acid Hydrolysis of Softwood Followed by Enzymatic Hydrolysis.” Biotechnology for Biofuels 2: 1–9. doi:10.1186/1754-6834-2-6.

Mukhtar, K., M. Asgher, S. Afghan, K. Hussain, and S. Zia-Ul-Hussnain. 2010. “Comparative Study on Two Commercial Strains of Saccharomyces Cerevisiae for Optimum Ethanol Production on Industrial Scale.” Journal of Biomedicine and Biotechnology 2010: 2–7. doi:10.1155/2010/419586.

Osvaldo, Z.S., P.S. Panca, and M. Faizal. 2012. “Pengaruh Konsentrasi Asam Dan Waktu Pada Proses Hidrolisis Dan Fermentasi Pembuatan Bioetanol Dari Alang-Alang.” Jurnal Teknik Kimia 18 (2): 52–62. doi:10.1016/j.annder.2011.02.026.

Pratiwi, S.T. 2008. Mikrobiologi Farmasi. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Scholz, M.J., M.R. Riley, and J.L. Cuello. 2013. “Acid Hydrolysis and Fermentation of Microalgal Starches to Ethanol by the Yeast Saccharomyces Cerevisiae.” Biomass and Bioenergy 48 (January). Pergamon: 59–65. doi:10.1016/J.BIOMBIOE.2012.10.026.

Simon-Bercovitch, B., D. Bar-Zvi, and S.M. Arad. 1999. “Cell-Wall Formation during the Cell Cycle of Prphyridium Sp. (Rhodophyta).” Journal of Phycology 35 (1). John Wiley & Sons, Ltd (10.1111): 78–83. doi:10.1046/j.1529-8817.1999.3510078.x.

Talebnia, F., D. Karakashev, and I. Angelidaki. 2010. “Production of Bioethanol from Wheat Straw: An Overview on Pretreatment, Hydrolysis and Fermentation.” Bioresource Technology 101 (13): 4744–53. doi:10.1016/j.biortech.2009.11.080.

Tasić, M.B., B.V. Konstantinović, M.L. Lazić, and V.B. Veljković. 2009. “The Acid Hydrolysis of Potato Tuber Mash in Bioethanol Production.” Biochemical Engineering Journal 43 (2). Elsevier: 208–11. doi:10.1016/J.BEJ.2008.09.019.

Velazquez-Lucio, Jesús, Rosa M. Rodríguez-Jasso, Luciane M. Colla, Aide Sáenz-Galindo, Daniela E. Cervantes-Cisneros, Cristóbal N. Aguilar, Bruno D. Fernandes, and Héctor A. Ruiz. 2018. “Microalgal Biomass Pretreatment for Bioethanol Production: A Review.” Biofuel Research Journal 5 (1). BRTeam: 780–91. doi:10.18331/BRJ2018.5.1.5.

Widjaja, A. 2009. “Lipid Production from Microalgae as a Promising Candidate for Biodiesel Production.” MAKARA Journal of Technology Series 13 (1): 47–51. http://journal.ui.ac.id/index.php/technology/article/view/496/492.

Zamora, F. 2009. “Biochemistry of Alcoholic Fermentation.” In Wine Chemistry and Biotechnology, edited by M.V. Moreno-Aribas and M.C. Polo. New York: Springer Science-Business Media.




DOI: http://dx.doi.org/10.24817/jkk.v41i1.3962

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c) 2019 Ni Wayan Sri Agustini; Nadhil Febrian

Jurnal Kimia dan Kemasan is indexed by:

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.