Produksi bioetanol dari hidrolisat lignoselulosa menggunakan saccharomyces cerevisiae dengan teknik enkapsulasi sel alginat/khitosan/mikrokristalinselulosa sulfat

WIJAYANTI, Sri Peni, Muslikhin Hidayat, S.T., M.T., Ph.D

2010 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Kajian penggunaan natrium mikrokristalinselulosa sulfat (NaMCS) sebagai salah satu material pendukung pembuatan kapsul sel Saccharomyces cerevisiae alginat-khitosan/mikrokristalinselulosa sulfat untuk digunakan dalam proses fermentasi hidrolisat lignoselulosa telah dilakukan. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh penggunaan kapsul sel alginatkhitosan/ natrium mikrokristalinselulosa sulfat dan variasi material pendukung antara lain: alginat, khitosan dan NaMCS terhadap produktivitas etanol, serta mengetahui pengaruh senyawa beracun yang terkandung dalam hidrolisat lignoselulosa terhadap hasil proses fermentasi hidrolisat lignoselulosa. Parameter produktivitas etanol yang diukur dalam penelitian ini adalah laju konsumsi glukosa, laju produksi etanol dan yield etanol. Sintesis NaMCS dilakukan dengan sulfasi terhadap mikrokristalin selulosa (MCC) menggunakan kompleks asam klorosulfonat-dimetilformamid sebagai agen sulfasi. Senyawa NaMCS yang terbentuk dianalisis menggunakan spektrometer inframerah (IR) dan 1H-NMR, serta dilakukan analisis derajat substitusi (DS) secara titrasi konduktometri. Komposisi kapsul yang digunakan adalah alginat (0,45; 0,54; 0,60 %); NaMCS (0; 0,06; 0,15 %); 1,3 % karboksimetilselulosa (CMC); 1,3% CaCl2; bahan coating yaitu 0,2% khitosan dan (25; 50; 300 mM) CaCl2. Pembentukan kapsul sel dilakukan dengan metode satu tahap, liquid droplet forming. Kapsul sel yang terbentuk digunakan dalam proses fermentasi secara batch dengan menggunakan variasi media fermentasi yaitu media standar, asam lemah serta media hidrolisat lignoselulosa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kapsul sel alginatkhitosan/ mikrokristalinselulosa sulfat dapat meningkatkan yield etanol dengan nilai tertinggi sebesar 0,61 g/L dan laju produksi etanol tertinggi sebesar 0,74 g/L namun tidak terjadi peningkatan laju konsumsi glukosa. Pada beberapa kasus kapsul sel alginat-khitosan/mikrokristalinselulosa sulfat dapat memberikan hasil produktivitas etanol lebih baik daripada kapsul sel alginat-khitosan. Senyawa golong asam lemah ternyata masih memberikan pengaruh negatif terhadap produktivitas etanol yang menggunakan kapsul sel alginatkhitosan/ mikrokristalinselulosa sulfat.

A study on the use of a newly synthesized sodium microcrystalline cellulose sulfate (NaMCS) as one of the supporting compound for capsule cell Saccharomyce cerevisiae alginate-chitosan-microcrystalline cellulose sulfate in lignocellulosic hydrolyzate fermenting processes was carried out. The objective of this study is to find out the effect of the use of alginate-chitosanmicrocrystalline cellulose sulfate capsule cell and variation of supporting compound such as: alginate, chitosan and NaMCS toward ethanol productivity, also the influence of inhibitory compounds that is contained in lignocellulosic hydrolyzate toward lignocellulosic hydrolyzate fermenting processes. The parameters of the ethanol productivity would be measured in this research are glucose consumption rate, ethanol productivity rate and ethanol yield. NaMCS was obtained by sulfation of microcrystalline cellulose (MCC) using clorosulfonic acid-dimethylformamide complexes as sulfation agent. NaMCS obtained was then analyzed by infrared (IR) and 1H-NMR spectrometry, as well as the degree of substitution (DS) using conductometry titration. The capsule composition are alginate (0.45; 0.54; 0.60 %); NaMCS (0; 0.06; 0.15 %); 1.3 % carboxymethylcellulose (CMC); 1.3% CaCl2; coating material that are 0.2% chitosan and (25; 50; 300 mM) CaCl2. The method used to make capsule is one step method, liquid droplet forming. Capsule cell obtained was used in batch fermentation with variation of fermenting media, that are: standard media, acid media, also lignocellulosic hydrolyzate media. The result of the research indicates that alginate-chitosan-microcrystalline cellulose sulfat capsule cell could enhance the ethanol yield with highest result was 0,61 g/L and ethanol production rate with highest result was 0,74 g/L, but could not enhance the glucose consumption rate. In some cases, the ethanol productivity of alginate-chitosan-microcrystalline cellulose sulfate was better than alginate-chitosan. Weak acid compounds still presented negative effects to ethanol productivity using alginate-chitosan-microcrystalline cellulose sulfat.

Kata Kunci : Bioetanol,Hidrolisat lignoselulosa,Enkapsulasi,Sacharomyces cerevisiae