Pretreatment biomassa lignoselulosa harus dilakukan untuk mendapatkan hasil yang tinggi di mana penting untuk pengembangan teknologi biokonversi dalam skala komersial (Mosier, et al., 2005). Pretreatmen merupakan tahapan yang banyak memakan biaya dan berpengaruh besar terhadap biaya keseluruhan proses. Sebagai contoh pretreatment yang baik dapat mengurangi jumlah enzim yang digunakan dalam proses hidrolisis (Wyman, Dale, Elander, Holtzapple, Ladisch, & Lee, Coordinated development of leading biomass pretreatment technologies, 2005) (Wyman, Dale, Elander, Holtzapple, Ladisch, & Lee, Comparative sugar recovery data from laboratory scale application of leading pretreatment technologies to corn stover, 2005). Pretreatment dapat meningkatkan hasil gula yang diperoleh. Gula yang diperoleh tanpa pretreatment kurang dari 20%, sedangkan dengan pretreatment dapat meningkat menjadi 90% dari hasil teoritis (Hamelinck, Hooijdonk, & Faaij, 2005). Tujuan dari pretreatment adalah untuk membuka struktur lignoselulosa agar selulosa menjadi lebih mudah diakses oleh enzim yang memecah polymer polisakarida menjadi monomer gula. Tujuan pretreatment secara skematis ditunjukkan pada Gambar 2.
Pretreatment lignoselulosa
Gambar 2. Gambar skema tujuan pretreatment biomassa lignoselulosa (Mosier, et al., 2005).
Selama beberapa tahun terakhir berbagai teknik pretreatment telah dipelajari melalui pendekatan biologi, fisika, kimia. Menurut (Sun & Cheng, 2002) pretreatment seharusnya memenuhi kebutuhan berikut ini:1) meningkatkan pembentukan gula atau kemampuan menghasilkan gula pada proses berikutnya melalui hidrolisis enzimatik; 2) menghindari degradasi atau kehilangan karbohidrat; 3) menghindari pembentukan produk samping yang dapat menghambat proses hidrolisis dan fermentasi, 4) biaya yang dibutuhkan ekonomis. Ringkasan berbagai teknik pretreatment yang dikembangkan ditampilkan pada Tabel 3 di bawah ini. Teknik pretreatment yang telah dikembangkan lebih banyak dilakukan secara mekanik atau fisiko-kimia. Pretreatment secara biologi sedikit dilaporkan. Pretreatment secara biologi akan dijelaskan lebih lanjut pada bagian 4 tulisan ini. Berbagai metode pretreatment telah diulas secara mendalam oleh (Mosier, et al., 2005) (Taherzadeh & Karimi, 2008) (Hendriks & Zeeman, 2009) (Hu, Heitmann, & Rojas, 2008). Tabel 1. Pretreatment biomassa lignoselulosa untuk produksi bioethanol
| Pretreatment | Proses | Perubahan pada biomassa | Referensi |
| Pretreatment mekanik atau fisik | Milling: - ball milling - two-rol milling - hammer milling - colloid milling - vibrotory ball milling Irradiation: - gamma-ray - electron beam - microwave Lainnya: - hydrothermal - uap bertekanan tinggi - expansi - extrusi - pirolisis - air panas | - mengurangi ukuran partikel - meningkatkan luas permukaan yang kontak dengan enzim - mengurangi kristalisasi selulosa | (Taherzadeh & Karimi, 2008) (Sun & Cheng, 2002) (Zhu, et al., 2005) (Thomsen, Thygesen, & Thomsen, 2008) (Ahring, Jensen, Nielsen, Bjerre, & Schmidt, 1996) (Hendriks & Zeeman, 2009) (Eggeman & Elander, 2005) (Ohgren, Rudolf, Galbe, & Zacchi, 2006) (Kabel, Bos, Zeevalking, Voragen, & Schols, 2007) |
| Pretreatmen kimia dan fisik-kimia | Explosion: - eksplosi uap panas - ammonia fiber explotion (AFEX) - eksplosi CO2 - eksplosi SO2 Alkali: - sodium hidroksida - ammonia - ammonium sulfat - ammonia recycle percolation (ARP) - kapur (lime) Asam: - asam sulfat - asam fosfat - asam hidroklorat - asam parasetat Gas: - Clorin dioksida - Nitrogen dioksida - Sulfur dioksida Agen Oksidasi: - Hidrogen peroksida - oksidasi basah - Ozone Pelarut untuk ekstraksi lignin: - ekstrasi ethanol-air - ekstrasi benzene-air - ekstraksi etilen glikol - ekstraksi butanol-air - agen pemekar (swelling) | - meningkatkan area pemukaan yang mudah diakses - delignifikasi sebagian atau hampir keseluruhan - menurunkan kristalisasi selulosa - menurunkan derajat polimerisasi - hidrolisis hemiselulosa sebagian atau keseluruhan | (Sun & Cheng, 2002) (Taherzadeh & Karimi, 2008) (Eggeman & Elander, 2005) (Eklund, Galbe, & Zacchi, 1995) (Negro, Manzanares, Oliva, Ballesteros, & Ballesteros, 2003) (Bower, Wickramasinghe, Nagle, & Schell, 2008) (Cara, Ruiz, Ballesteros, Manzanares, Negro, & Castro, 2008) (Kim & Hong, 2001) (Mosier, et al., 2005) (Saha & Cotta, 2008) (Shimizu, Sudo, Ono, Ishihara, Fujii, & Hishiyama, 1998) (Sun & Chen, Organosolv pretreatment by crude glycerol from oleochemicals industry for enzymatic hydrolysis of wheat straw, 2008) (Sun & Chen, Enhanced enzymatic hydrolysis of wheat straw by aqueous glycerol pretreatment, 2008) (Sun & Cheng, 2005) (Zhang, et al., 2008) (Kim & Lee, 2002) (Zhao, Zhang, & Liu, 2008) (Lloyd & Wayman, 2005) (Ahring, Jensen, Nielsen, Bjerre, & Schmidt, 1996) (Silverstein, Chen, Sharma-Shivappa, Boyette, & Osborne, 2007) |
| Biologi | - Fungi Pelapuk Putih - Aktinomicetes | - delignifikasi - penurunan derajat polerisasi selulosa - penurunan derajat kristalisasi selulosa | (Taniguchi, Suzuki, Watanabe, Sakai, Hoshino, & Tanaka, 2005) (Shi, Chinn, & Sharma-Shivappa, 2008) (Keller, Hamilton, & Nguyen, 2003) (Kirk & Chang, Potential application of bio-ligninolytic System, 1981) |
Sumber : disini
Posting Komentar