8
2.2 Perlakuan Pendahuluan Pretreatment
Pretreatment bertujuan untuk menghilangkan lignin dan hemiselulosa, serta mengurangi kritalinitas selulosa. Pretreatment dapat dilakukan secara fisik, fisiko-kimia, kimia, biologis, maupun
kombinasi diantaranya Sun dan Cheng, 2002. 1.
Perlakuan pendahuluan secara fisik dapat dilakukan dengan pencacahan mekanik, penggilingan, serta penepungan untuk mengurangi kritalinitas dan memperkecil ukuran.
2. Perlakuan pendahuluan secara fisiko-kimia, antara lain dengan melakukan steam explosion,
ammonia fiber explosion, dan CO
2
exlposion. Pada metode ini partikel biomassa dipaparkan pada suhu dan tekanan tinggi, kemudian tekanannya diturunkan secara cepat sehingga bahan
mengalami dekompresi eksplosif. 3.
Perlakuan pendahuluan secara kimia, diantaranya adalah ozonolisis, hidrolisis asam, hidrolisis alkali, delignifikasi oksidatif, dan proses organosolv
4. Perlakuan secara biologi. Pada metode ini digunakan mikroorganisme, seperti khamir
pelapuk cokelat, khamir pelapuk putih, khamir pelunak untuk degradasi ligniselulosa, serta bakteri maupun kapang penghasil enzim yang dapat memutus ikatan ligniselulosa.
Perlakuan pendahuluan biomassa ligniselulosa yang telah banyak digunakan adalah hidrolisis asam encer karena sudah dalam tahap komersialisasi. Akan tetapi, metode ini memiliki kekurangan
diantaranya berpotensi menghasilkan produk samping seperti furfural atau hidroksi metal furfural gipsum yang dapat menghambat proses degradasi. Sedangkan metode lainnya baik secara fisik
maupun biologis sudah banyak dilakukan dan beberapa masih dalam tahap pengembangan. Beragamnya bahan ligniselulosa membuat tidak ada satupun metode perlakuan pendahuluan yang
berlaku secara umum karena berbeda bahan baku akan memerlukan perlakuan pendahuluan yang berbeda pula Samsuri, 2007.
Pada penelitian yang dilakukan oleh zam tahun 2010 mengenai pretreatment pada biomassa limbah pertanian ditambahkan campuran inokulum yang terdiri atas 8.5 x 10
5
sel CFUml Saccharomyces sp, 8.7 x 10
6
sel CFUml Lactobacillus sp, Actynomycetes +, Pseudomonas sp +, dan 7.5 x 10
5
sel CFUml Aspergillus sp pada kisaran konsentrasi 10-20 gram dalam 100 gram total padatan atau 10-20. Hal tersebut dilakukan untuk mengetahui optimasi konsentrasi inokulum yang
ditambahkan dalam mendegradasi limbah atau biomassa yang mengandung ligniselulosa dari suatu proses produksi Zam, 2010.
Tabel 3. Total Plate Count Optimasi Konsentrasi Inokulum Jumlah sel CFUml
Hari ke- Konsentrasi
10 15 20
3.34 x 10
7
4.80 x 10
7
6.46 x 10
7
1 1.77 x 10
10
5.43 x 10
10
1.16 x 10
11
2 2.03 x 10
11
1.05 x 10
11
1.18 x 10
11
3 1.00 x 10
11
9.25 x 10
10
9.01 x 10
10
4 2.07 x 10
11
1.31 x 10
11
1.64 x 10
11
5 2.24 x 10
11
1.79 x 10
11
1.04 x 10
11
6 2.24 x 10
11
1.82 x 10
11
1.08 x 10
11
7 2.48 x 10
11
1.79 x 10
11
9.95 x 10
10
Laju pertumbuhan seljam 0,098 0,096
0,095 Sumber : Zam, 2010
9 Konsentrasi inokulum yang mencukupi merupakan salah satu syarat agar proses degradasi
dapat berlangsung dengan optimum. Kesesuaian antara rasio inokulum dan komposisi substrat juga dapat mempengaruhi proses degradasi limbah ligniselulosa Mishra, 2001. Kurang baiknya
pertumbuhan dan degradasi limbah pada konsentrasi inokulum 15 dan 20 diduga karena konsentrasi tersebut terlalu banyak sehingga medium kurang memadai untuk pertumbuhan bakteri
tersebut. Hal ini mengakibatkan terjadinya kompetisi antar bakteri, sehingga pertumbuhan dan proses degradasi menjadi rendah. Persaingan dalam penggunaan substrat mengakibatkan pertumbuhan kultur
menjadi kurang baik karena pertambahan jumlah sel atau biomassa menjadi rendah Astuti, 2003. Optimasi lanjutan dari penelitian tersebut, seperti yang ditunjukkan pada tabel 4 penurunan
COD pada konsentrasi inokulum 20 dan 30 tidak jauh berbeda dengan konsentrasi inokulum 10. Menurut zam 2010, hal itu karena terjadinya kompetisi antar populasi pada perlakuan sehingga
bakteri-bakteri beradaptasi menggunakan substrat selain karbon, seperti asam lemak dan senyawa lainnya yang terdapat dalam limbah tersebut. Penggunaan senyawa-senyawa lain mengakibatkan
kenaikan COD yang cukup tinggi, sedangkan degradasi biomassanya menjadi rendah. Jika terdapat lebih dari satu pengguna substrat dalam satu kultur, maka kemungkinan
mikroorganisme untuk termutasi akan lebih besar. Akibat dari mutasi ini, mikroorganisme akan memiliki kemampuan untuk memanfaatkan substrat lainnya untuk pertumbuhan Black, 1999.
Konsentarsi inokulum yang ditambahkan juga berpengaruh terhadap waktu yang dibutuhkan untuk proses pretreatment. Data pada tabel 3, laju pertumbuhan untuk konsentrasi inokulum 10 sebesar
0.098 dengan perhitungan kinetik laju pertumbuhan mikroorganisme maka diperoleh waktu generasi yang dibutuhkan adalah 10 jam. Dengan kata lain, pada waktu tersebut mikroorganisme akan tumbuh
lebih banyak lagi dengan syarat substrat pada media masih mencukupi. Tabel 4. Penurunan COD Hasil Optimasi Inokulum
Konsentrasi Inokulum COD awal g100ml
COD akhir g100ml 10 91.437 34.975
20 91.437 35.960 30 91.437 36.945
Sumber : Zam, 2010
2.3 Penguraian Senyawa Ligniselulosa
Kategori