Pretreatment Pretreaetment ini merupakan proses untuk memecah dinding sel dari lignin dan hemiselulosa, dengan menghilangkan lignin dari selulosa, merusak.

Presentasi berjudul: "Pretreatment Pretreaetment ini merupakan proses untuk memecah dinding sel dari lignin dan hemiselulosa, dengan menghilangkan lignin dari selulosa, merusak."— Transcript presentasi:

1 Pretreatment Pretreaetment ini merupakan proses untuk memecah dinding sel dari lignin dan hemiselulosa, dengan menghilangkan lignin dari selulosa, merusak struktural dari kristallin selulosa, sehingga dapat dihidrolisis. Pemilihan teknologi pretreatment tergantung juga pada bahan baku lignoselulosa yang digunakan. Karena tiap bahan baku memiliki komposisi selulosa, hemiselulosa, dan lignin yang berbeda (Hidayat, 2013).. Pretreatmen adalah perlakuan sebelum melakukan pengolahan atau pemanfaatan biomassa lignoselulosik (Agbor et al, 2011 dalam Nurika,2019) Pretreatment merupakan bagian penting dari proses sakarifikasi biomassa atau perubahan selulosa menjadi selobiosa dan selanjutnya menjadi gula-gula sederhana seperti glukosa yang kemudian di konversi menjadi xylitol dengan cara meningkatkan luas permukaan dan merubah kristalinitas substrat (Rao, 2016).. Option A Option B Option C Option D

2 Pretreatment secara Fisika. Pretreatment secara Kimia. Pretreatment secara Fisiko-Kimia. Pretreatment secara Biologi KLASIFIKASI PRETREATMENT

3 Klasifikasi Secara Fisik Pretreatment secara fisik merupakan metode merusak struktur pada susunan lignoselulosa, serta meningkatkan aksebilitas asam atau enzim (Rao, et al 2016). Pretreatment secara mekanik atau fisik dapat mengurangi ukuran partikel dari bahan baku. Keuntungan dari pretreaetmen secara fisika adalah Mengurangi resiko, konsumsi air (menghasilkan media terkonsentrasi) dan pembentukan produk bersama bila dikombinasikan, sedangkan kelemahannya adalah meningkatkan konsumsi daya (Seidl dan Goulart,2016)

4 Pretreatmen secara fisik Pengertian Pengecilan UkuranProses penghancuran atau pemotongan suatu bentuk padatan menjadi bagian-bagian yang lebih kecil oleh gaya mekanik. Teknologi Hummer Mill dan Disc Mill Penggunaan suhu tinggi Pretreatment dengan suhu tinggi merupakan proses dengan memanaskan biomassa lignoselulosa. Suhu pemanasan dibagi menjadi dua yaitu suhu rendah dan suhu tinggi (Bien et al, 2004 dalam Nurika,2019) UltrasonikPenggunaan gelombang ultrasonik pada proses pretreatment tidak bertujuan untuk menghidrolisis biomassa menjadi gula sederhana melainkan agar substrat yang dihasilkan lebih mudah untuk di hidrolisis dengan cara meningkatkan luas permukaan dan merubah kristalinitas substrat (Hidayat,2013).

5 Klasifikasi Secara Kimia Pretreatment secara kimiawi mempunyai tujuan utama untuk meningkatkan biodegradasi selulosa dengan menghilangkan lignin atau hemiselulosa (Hidayat,2013). Metode pretreatment kimia melibatkan penggunaan alkali, asam, amonia, pelarut organik, agen oksidatif dan bahan kimia lainnya (Rao,2016). Keuntungan dari pretreaetmen secara kimia ini adalah Mengurangi penyerapan selulosa karena penghapusan lignin yang efisien dan memiliki biaya rendah, sedangkan kelemahannya yaitu Pembentukan garam yang dimasukkan ke dalam struktur dan membutuhkan langkah netralisasi dan pemulihan kimia yang lebih tinggi dan waktu yang lama (Seidl dan Goulart,2016).

6 Pretreatmen secara kimia PengertianKelebihankelemahan Penambahan Larutan asama dan alkali Pretreatment alkali mencerna lignin dan membuat holoselulosa dapat dilalui untuk degradasi asam atau enzim (Rao,2016). Teknologi pretreatment alkali efektif untuk menghilangkan lignin, hidrolisis hemiselulosa, dan mengurangi kristalinitas selulosa. Kelebihan dari pretreatmend kimia dengan metode alkali dan asam Memberikan hasil yang baik bila dikombinasikan dengan alkali dan menghidrolisis hemiselulosa dengan biaya lebih rendah kekurangannya adalah Bahan kimia berbahaya, toksik, dan korosif, Membutuhkan netralisasi, langkah- langkah detoksifikasi dan pemulihan kimia dan bahan anti-korosif, Memiliki tingkat penurunan gula yang tinggi terhadap produk tambahan dan menghambat aksi fermentasi mikroorganisme (Seidl dan Goulart,2016).

7 OzonylsisOzon (O3) adalah molekul yang mempunyai tingkat delignifikasi atau proses penghilangan lignin pada material berlignoselulosa yang tinggi (Hidayat,2013). Keunggulan dari metode ini adalah tidak terbentuk senyawa penghambat kelemahannya adalah tingkat kebutuhan dari gas ozon yang membuat proses ini menjadi sedikit mahal (Harmsen et al., 2010; Behera et al. 2014 dalam Nurika,2019). OxidativePretreatment oksidatif menggunakan senyawa oksidasi seperti hidrogen peroksida (H2O2)atau asam parasetat yang dilarutkan dalam air untuk menghilangkan hemiselulosa dan lignin (Hidayat,2013). metode ini memiliki kelemahan diantaranya bahan pengoksidadi yang selektif sehingga hilangnya hemiselulosa dan selulosa dapat terjadi (Nurika,2019).

8 Pretreatment secara fisiko kimia Pretreatment fisika-kimia merupakan pretreatment yang menggabungkan proses fisika dan kimia. Sehingga kekurangan suatu metode diharapkan dapat diatasi oleh metode lainnya (Hidayat,2013). keuntungan dari pretreatment fisiko kimia ini adalah Tidak perlu langkah-langkah pencucian, pemulihan bahan kimia, atau detoksifikasi. Bahan kimia dapat ditambahkan untuk meningkatkan hasil gula yang diproduksi, sedangkan kelemahannya Waktu tinggal yang lama, volume air yang besar dan peralatan (yang mahal) serta konsumsi energi tinggi untuk pemanasan dan penguapan air (Seidl dan Goulart,2016).

9 Pretreatmen secara fisiko kimia PengertianKelebihanKelemahan Steam explosion Steam explosion merupakan ledakan dari penggabungan pretreatment fisika dan kimia, pada metode ini biomassa diberi tekanan uap tinggi, selanjutnya tekanan dikurangi secara tiba- tiba, yang menyebabkan biomassa mengalami dekompresi eksplosif (Hidayat,2013). Beberapa faktor yang mempengaruhi pretreatment adalah waktu tinggal, suhu, ukuran biomassa, dan kadar air (Nurika,2019). Kelebihan dari steam explation ini tidak menggunakan bahan kimia, penggunaan air yang sedikit, dampak yang ditimbulkan untuk lingkungan rendah dan hemat biaya. kelemaannya degradasi gula Ini memiliki biaya energi tinggi dengan pemanasan uap dan pembelian peralatan (Seidl dan Goulart,2016).

10 Liquid hot water (LHW) Pretreatment LHW secara efisien dapat menghidrolisis hemiselulosa (sebagian), memodifikasi lignin, meningkatkan luas permukaan, dan mengurangi kristalinitas selulosa dan tingkat polimerisasi (Singh et al. 2014; boaten, 2015). LHW memiliki keuntungan yaitu tidak membutuhkan katalisator atau senyawa kimia, suhu yang digunakan relatif rendah, pengurangan produk hasil degradasi, netralisasi, pelarut yang rendah sehingga mampu diaplikasikan untuk skala yang besar kelemahannya produk yang terlalrut lebih tinggi sedangkan konsentrasi yang dihasilkan itu rendah (Agbor et al, 2011; behera et al,2014 dalam Nurika,2019). Ionic liquids (IL) Ionic liquids adalah golongan pelarut kimia yang baru saja ditemukan. Pelarut ini sepenuhnya terdiri dari ion-ion yang berupa cairan organik berwarna hijau. Secara umum, ionic liquids dibuat dari garam yang memiliki anion dan atau kation yang berukuran besar (Hidayat,2013). keuntungan dari IL Memberikan sifat spesifik untuk menurunkan struktur oksigen. Proses tidak memerlukan penambahan agen kimia, lebih mudah dioperasikan dan membutuhkan lebih sedikit energi kelemahannya pelarut mudah menguap, mahal dan pemulihannya dilakukan oleh ion pertukaran kromatografi yang juga merupakan metode yang mahal (Seidl dan Goulart,2016)

11 Ammonia Fiber Explosion (AFEX) AEFX adalah pretreatment fisika-kimia di mana biomassa terpapar amonia di suhu dan tekanan yang lebih tinggi untuk jangka waktu terbatas (Balat et al., 2008; Behara et al., 2014) keutungan dari AEFEX ini adalah komposisi produk samping yang rendah, membutuhkan sedikit enzim,Tidak perlu dicuci dan netralisasi kelemahannya biaya akuisisi, pemisahan, pemulihan dan daur ulang amonia yang tinggi. Wet oxidationWO adalah oksidasi kimia senyawa terlarut atau tersuspensi dalam air limbah atau lumpur pada suhu tinggi dan tekanan tinggi, dimana transformasi senyawa organik yang tidak terurai secara hayati dan beracun menjadi CO2, air, dan senyawa yang dapat terurai secara alami (Slavik et al,2015). Kelebihan dari metode ini adalah Penambahan oksigen dan alkali pada proses oksidasi basah mengurangi keparahan medium dan pembentukan inhibitor kekurangannya yaitu pelarut harus dipisahkan, dipulihkan, dan digunakan kembali karena biaya yang mahal dan perlu dicuci kembali (Seidl dan Goulart,2016)

12 Pretreatment secara Biologi Pretreatment secara biologis menggunakan mikroorganisme pendegradasi kayu dan zat penyusunnya seperti lignin, hemiselulosa, dan selulosa. Kelompok utama mikroorganisme tersebut adalah jamur pembusuk putih dan coklat, serta jamur pembusuk lunak. Mikroorganisme tersebut diketahui mampu merubah komposisi kimia dan struktur biomassa lignoselulosa (Tomas-Pejo et al., 2011; hidayat,2013). Seidl dan Goulart,2016 Kelebihan dari metode ini pretreatment selektif, tidak membutuhkan penambahan bahan kimia, menggunakan lebih sedikit energi dan memiliki tingkat kesalahan yang rendah. Kelemahanya adalah hidrolisis enzimatik memiliki waktu inkubasi yang lama, tingkat produksi yang rendah dan sensitivitas tinggi, kehilangan aktivitas sel, dan kondisi harus terkontrol.

13 Contoh Pretreatment pada penelitian (Rilek,2017) Hidrolisis Lignoselulosa Hasil Pretreatment Pelepah Sawit (Elaeis guineensis Jacq) menggunakan H2 SO4 pada Produksi Bioetanol

14 1.Pemanenan Kelapa sawit 2.Pelepah dibersihkan dari kotoran 3.Pelepah sawit dipreparasi dengan proses pemotongan menggunakan pisau berukuran ±1 cm 4.Pelepah sawit dikeringkan menggunakan oven dengan suhu 120 ºC selama 2 jam. 5.Pelepah kering digiling menggunakan disk mill (60 mesh). 6.Serbuk pelepah hasil gilingan diayak menggunakan electromagnetic shaker (75µm). 7.NaOH dibuat menjadi larutan dengan ditimbang sebanyak 8 gram dan dihancurkan menggunakan mortal dan alu kemudian dilarutkan dalam 100 ml aquades. 8.Serbuk pelepah sawit yang lolos ayakan diambil 5 gram kemudian diletakkan dalam erlenmeyer 250 ml yang berisi larutan NaOH 2M 9.Campuran tersebut dihomogenisasi menggunakan hot plate dan stirer pada suhu 1100C selama 2 jam dengan kecepatan 400 rpm. 10.Setelah proses selesai, erlenmeyer ditutup menggunakan alumunium foil dan siap untuk dilakukan pretreatment. 11.Preteatment dilakukan dengan cara memasukkan sampel pada ultrasonikator pada frekuensi 50 kHz selama 30 menit. 12.Pelepah sait hasil pretreatment dinetralkan menggunakan aquades hingga pH 7. 13.Pelepah sawit netral dikeringkan menggunakan oven bersuhu 700C selama 2 jam. Proses terakhir adalah pengujian persentase kandungan lignoselulosa hasil pretreatment

15

16 Bioteknologi Xyltol Xylitol memiliki rumus kimia C 5 H 12 O 5 yang merupakan gula alkohol dengan aplikasi yang berbeda, sebagian besar digunakan dalam industri makanan, odontologi dan farmasi, dengan pasar global yang meningkat. Ini memiliki sejumlah karakteristik menarik, misalnya pemanis yang kekuatannya mirip dengan glukosa dan dengan sifat antimikroba dan anti-kariogenik (Antunes,et al.2019).

17

18 Bioteknologi Xylitol TKS merupakan sumber daya alam lignoselulosa yang mengandung komponen kimia seperti selulosa, hemiselulosa dan lignin. Dengan kandungan hemiselulosa yang cukup tinggi, TKS merupakan bahan baku yang potensial untuk diolah menjadi xilitol (Setiadi,2018

19

20 Parameter yang Mempengaruhi Produksi Xyitol Penggunaan metode pretreaetmen yang akan digunakan dalam menghasilkan xylotil Reaksi degradasi berlangsung selama proses reduksi termokimia secara signifikan