Pada konversi bahan berlignoselulosa menjadi bioetanol umumnya menggunakan pra-perlakuan tunggal dilanjutkan dengan hidrolisis enzimatik.
Namun, rendemen gula yang diperoleh kurang maksimal. Penggunaan pra- perlakuan tunggal biologis atau gelombang mikro pada bambu dengan hidrolisis
berbantu gelombang mikro untuk memperbaiki rendemen gula hidrolisis enzimatis belum pernah dilaporkan sebelumnya. Selain itu, kombinasi pra-
perlakuan biologis-gelombang mikro merupakan alternatif yang dapat diterapkan untuk memperbaiki rendemen gula, sehingga proses hidrolisisnya lebih efisien.
Hal ini mengingat lebih optimalnya aktivitas degradasi lignin, pelarutan hemiselulosa, pelunakan substrat dan peningkatan porositasnya. Teknologi proses
hidrolisis asam-gelombang mikro dengan katalis karbon aktif dapat menjadi pilihan metode untuk meningkatkan rendemen gula dan menurunkan kadar HMF,
dan senyawa coklat. Sejauh ini belum ada penelitian yang melaporkan penggunaan kombinasi pra-perlakuan biologis-gelombang mikro dengan hidrolisis
asam berbantu gelombang mikro asam-gelombang mikro dengan atau tanpa karbon aktif ataupun hidrolisis enzimatis untuk mengkonversi bambu betung
menjadi gula pereduksi.
1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut : 1.
Bagaimana perubahan karakteristik selulosa dan lignin pada bambu setelah pra-perlakuan biologis, gelombang mikro dan kombinasi biologis-gelombang
mikro? 2.
Bagaimana kondisi pra-perlakuan biologis dan gelombang mikro yang tepat untuk memperbaiki kinerja hidrolisis?
3. Apakah kombinasi pra-perlakuan biologis dan gelombang mikro dapat
memperbaiki kinerja hidrolisis enzimatis dan asam-gelombang mikro? 4.
Bagaimana kondisi terbaik dari hidrolisis enzimatis dan asam-gelombang mikro terhadap bambu setelah pra-perlakuan biologis, gelombang mikro, dan
biologis-gelombang mikro? 5.
Bagaimana pengaruh penambahan karbon aktif dalam hidrolisis asam- gelombang mikro dalam menurunkan kadar penghalang yang terbentuk selama
proses hidrolisis asam-gelombang mikro?
1.3 Tujuan Penelitian Tujuan Umum
Memahami kinerja kombinasi pra-perlakuan biologis-gelombang mikro, pra- perlakuan tunggal biologis dan gelombang mikro pada bambu betung dalam
memperbaiki kinerja hidrolisis asam-gelombang mikro dengan atau tanpa karbon aktif ataupun hidrolisis enzimatis. Pemahaman dilakukan melalui
pendekatan perubahan karakteristik selulosa dan lignin sebelum dan setelah pra- perlakuan serta karakteristik produk hidrolisisnya.
Tujuan Khusus 1.
Menganalisis perubahan karakteristik bambu setelah pra-perlakuan melalui analisis komponen kimia, morfologi, elemen penyusun, dan struktur selulosa
alomorf. 2.
Menganalisis perubahan jumlah lignin, kemudahan pengaruh pra-perlakuan terhadap syringyl dan guiacyl serta nisbah ligninkarbohidrat setelah pra-
perlakuan melalui analisis komponen kimia dan FTIR. 3.
Meningkatkan rendemen gula pereduksi melalui hidrolisis asam-gelombang mikro dan menurunkan kadar senyawa coklat dalam hidrolisat dengan
penambahan karbon aktif. 4.
Memperoleh kondisi pra-perlakuan dengan indikator karakteristik selulosa dan lignin dan kondisi hidrolisis terbaik berdasarkan perolehan rendemen gula
pereduksi dan kadar senyawa inhibitor.
1.4 Manfaat Penelitian
1. Informasi ilmiah terkait kondisi terbaik pra-perlakuan biologis, gelombang
mikro dan kombinasi pra-perlakuan biologis-gelombang mikro pada bambu betung.
2. Informasi ilmiah pola perubahan karakteristik selulosa dan lignin yang terjadi
pada bambu betung akibat pra-perlakuan tersebut. 3.
Informasi ilmiah perbandingan kinerja hidrolisis gelombang mikro dengan atau tanpa karbon aktif dan hidrolisis enzimatis.
1.5 Hipotesis Penelitian
1. Pra-perlakuan akan meningkatkan kadar relatif selulosa dan penurunan derajat
kristalinitas selulosa, dan kemungkinan terjadi perubahan struktur selulosa alomorf I
α
triklinik dari struktur selulosa I
β
monoklinik. Terjadi penurunan kadar kadar lignin sehingga kinerja hidrolisis lebih baik setelah pra-perlakuan.
2. Jamur pelapuk putih menyebabkan lignin terdegradasi sedangkan pra-
perlakuan gelombang mikro peningkatan ketercernaan substrat akibat peningkatan porositas dan pelarutan hemiselulosa sehingga kinerja
hidrolisisnya meningkat.
3. Kombinasi pra-perlakuan biologis-gelombang mikro memberikan kinerja
hidrolisis yang lebih baik dibandingkan pra-perlakuan tunggal. 4.
Rendemen gula pereduksi dari hidrolisis asam-gelombang mikro lebih tinggi dibandingkan dengan hidrolisis enzimatis.
5. Penambahan karbon aktif meningkatkan efek pemanasan dengan munculnya
titik-titik panas sehingga proses hidrolisis lebih baik gula pereduksinya lebih tinggi. Selain itu karbon aktif membantu menurunkan kadar senyawa coklat
dan berfungsi sebagai adsorben penghalang.
1.6 Novelty Penelitian
1. Informasi terkait metode pra-perlakuan alternatif kombinasi pra-perlakuan biologis-gelombang mikro terhadap bambu betung untuk memperbaiki
ketercernaan bahan dalam proses hidrolisis enzimatik dan asam-gelombang mikro.
2. Informasi peranan pra-perlakuan biologis, gelombang mikro, dan kombinasi pra-perlakuan biologis-gelombang mikro terhadap perubahan karakteristik
bambu betung berupa penurunan kadar lignin dan hemiselulosa, peningkatan porositas serat, kerusakan serat, perubahan indeks kristalinitas bahan dan
struktur selulosa alomorf.
3. Informasi peranan penambahan karbon aktif dalam hidrolisis asam-gelombang mikro untuk menurunkan kadar senyawa coklat.
1.7 Kerangka Pemikiran
Secara keseluruhan penelitian ini dimaksudkan untuk mengkaji potensi pemanfaatan bambu untuk memproduksi gula sebagai produk antara
menggunakan pendekatan kombinasi pra-perlakuan yang relatif ramah lingkungan yaitu biologis dan gelombang mikro. Pada tahap awal dilakukan karakterisasi
bambu sebelum pra-perlakuan, dilanjutkan dengan proses pra-perlakuan. Penelitian ini dibatasi terhadap 3 kelompok pra-perlakuan yaitu pra-perlakuan
tunggal gelombang mikro dan biologis sebagai pembanding dan pra-perlakuan kombinasi biologis-gelombang mikro. Kondisi pra-perlakuan kombinasi ini
dimaksudkan untuk mengkaji perbedaan ketercernaan selulosa terhadap proses hidrolisis. Berdasarkan perlakuan masing-masing pra-perlakuan diperoleh kondisi
terpilih berdasarkan perubahan karakteristik bambu setelah pra-perlakuan. Kondisi terpilih ini sebagai dasar untuk perlakuan pada hidrolisis enzimatis dan
gelombang mikro dengan medium asam dengan atau tanpa karbon aktif sebagai adsorben terhadap senyawa inhibitor. Karakteristik hasil hidrolisis juga dilakukan
untuk memilih kondisi terbaik dari proses hidrolisis yang dilakukan. Diagram alir kerangka pemikiran penelitian disajikan pada Gambar 1.1.
