Perpustakaan Digital ITB

Salah satu upaya untuk mengatasi permasalahan keterbatasan sumber bahan baku yang tidak tergolong bahan pangan dalam industri etanol Indonesia adalah dengan memanfaatkan limbah cair organik konsentrasi tinggi hasil aktivitas agro industri melalui proses asidogenesa.Jalur pembentukan etanol dapat dibedakan berdasarkan konversi langsung dan tidak langsung piruvat menjadi asetaldehid. Mikro organisme yang memiliki enzim piruvat dekarboksilase akan mengonversi langsung piruvat menjadi asetaldehid. Sementara itu, pada bakteri fermentatif anaerob, piruvat terlebih dahulu dikonversi menjadi asetil-KoA yang selanjutnya akan terkonversi menjadi asetaldehid, beserta asam-asam volatil yang dapat mengurangi pembentukan etanol. Tujuan penelitian ini adalah mempelajari mekanisme pembentukan etanol dan pergeseran pembentukan produk asidogenesa dari limbah cair organik artifisial dan limbah indutsri minyak sawit melalui pengendalian operasional circulating bed reactor.Optimasipembentukan etanol dilakukan dengan metode pengendalian pH, sterilisasi substrat influen, variasi flushing N2 dan variasi penambahan Fe2+ dan Zn2+. Kondisi optimum yang diperoleh akan diujicobakan pada limbah cair industri minyak sawit. Selanjutnya dilakukan isolasi dan identifikasi konsorsium bakteri dari reaktor dengan kondisi optimum pembentukan etanol. pH awal seluruh reaktor diatur dalam rentang 6-6,5. Konsentrasi etanol pada reaktor bakteri tanpa dan pengendalian pH substrat non steril berurutan sebesar 48,32 dan 50,22 mgCOD/L atau 23,11 dan 24,03 mg/L dan pada reaktor sterilisasi substrat dengan pengendalian pH tidak jauh berbeda, yakni 48,07 mgCOD/L 23,00.Pengendalian pH dan sterilisasi substrat berpengaruh terhadap peningkatan pembentukan asetat dan menghambat pembentukan laktat.Sebagai pembanding, diteliti juga pembentukan etanol oleh ragi. Pembentukan etanol pada substrat non steril tanpa dan dengan pengendalian pH serta pada reaktor substrat steril dengan pengendalian pH berurutan sebesar 60,91; 71,29 dan 138,94 mgCOD/L atau 29,14; 34.11 dan66.47 mg/L. Variasi flushing gas N2sebesar 0; 0.15 dan 0,2 L/menit/Lcairanpada biodegradasi limbah cair organik artifisial menghasilkan etanol berurutan sebesar 44,09; 40,10; 27,17 mgCOD/L atau 21,09; 19,18 dan 13,00 mg/L. Flushing N2dapat meningkatkan pembentukan asam asetat dengan menghambat pembentukan laktat, propionat dan butirat. Untuk meningkatkan pembentukan etanol dilakukan variasi penambahan Fe2+ sebesar 40; 50; 100; 200 dan 400 mg/L dan penambahan Zn2+ sebesar 0,5; 1,0; 1,5; 2,5 dan 5,0 mg/L pada flushing N2 sebesar 0,2 L/menit/Lcairan. Etanol tertinggi terbentuk sebesar 512,23 mgCOD/L atau 245,08 mg/L pada penambahan 40 mgFe2+/L dan 289,81 mgCOD/L atau 138,66 mg/L pada penambahan 1,5 mgZn2+/L. Dari percobaan ini diperoleh kondisi optimum adalah flushing N2 sebesar 0,2 L/menit/Lcairan dan penambahan 40mgFe2+/L dan 1,5 mgZn2+/L. Kondisi optimum yang dari percobaan limbah artifisial diaplikasikan pada limbah cair industri minyak kelapa sawit. Pada pengujian flushing N2 sebesar 0,2 L/menit/Lcairandiperoleh etanol sebesar 749,51 mgCOD/Latau 358,62 mg/L dan 324,88 mgCOD/L atau 144,45 mg/L pada reaktor tanpa flushing N2.Penambahan Fe2+ sebesar 40 dan 50 mg/L diperoleh etanol berurutan sebesar 1614,87 mgCOD/L atau 772,66 mg/L dan 907,82 mgCOD/L atau 434,36 mg/L.Penambahan 0,5 mgZn2+/L pada 40 mgFe2+/L meningkatkan etanol menjadi 1840,24 mgCOD/L atau 880,50 mg/Ldan penambahan 0,5 mgZn2+/Lpada 50 mgFe2+/L menhasilkan etanol sebesar 2267,29 mgCOD/L atau 1084,83 mg/L. Pada kondisi optimum etanol dihasilkan, dilakukan isolasi dan identifikasi menggunakan teknik mikrobiologi molekuler berdasarkan gen 16S rRNA. Konsorsium bakteri terdiri dari Clostridium sp.A1 (memiliki kedekatan dengan Clostridium tunisiense), Clostridium aciditolerans, Serratia marcescens dan Swine manure bacteria (memiliki kedekatan dengan Enterobacter asburiae). Secara umum, bakteri tersebut akan menghasilkan asam laktat, propionat, asetat dan etanol dalam jalur fermentasinya. Hasil penelitian menunjukkan kondisi optimum flushing N2 sebesar 0,2 L/menit/Lcairan berhasil menekan pembentukanproduk piruvat (laktat dan propionat) dan mengarahkan jalur biodegradasi ke arah pembentukan produk asetil-KoA terutama asetat, namun tidak terjadi peningkatan pembentukan etanol. Peningkatan pembentukan etanol terjadi signifikan pada kondisi flushing N2 sebesar 0,2 L/menit/Lcairandan penambahan 40 mgFe2+/L dengan peningkatan etanol dari 27,17 mgCOD/L atau 13.00 mg/L menjadi 512,23 mgCOD/L atau 245,08 mg/L