Selasa, 08 Maret 2011

Mikrobiologi Industri "menggila"

Jam berapa niiii?????http://www.smileycodes.infoehmmm uda jam 2 pagi mata masi melek aaja . gini ni klo hati dah NIAT bikin tulisan, malam pun lewaaaaat. ampe kelewatan pula ni..MIKRIN cuy. presentasi ancur ni besoook..
hiyaa,gw paling benci setengah mati ma mikroorganisme..paling anti dah kalo da kuliah bau2 gituan. Hadeeh http://www.smileycodes.info malah ada tugas ginian, bikin Biofuel . Terpaksa deh biohidrogen jadi pilihan. aih macam mana pula bikin hidrogen. haha alhasil 2 hari kerja kelompok isinya cuma MAKAAAAAAN mulu..apalagi bareng Vio..jiahaha..NGAKAK mode on. sementara Nestri n aku cuma geleng2 bingung mo ngapain. bener2 deh, haahaha..TItin??asik ngenet antivirus, EIIIIIItsssss, yang penting inti wacana ada di otak gw. http://www.smileycodes.info

dan Jeng..jeng..hasilnya,,!

  1. PENDAHULUAN
Kebutuhan dan ketergantungan energi di Indonesia sangat tinggi karena populasi penduduk, jumlah pabrik, perkantoran, dan industri yang sangat besar. Energi yang berasal dari pertambangan fosil seperti jenis bahan bakar minyak, gasoline dan gas sudah tidak mencukupi karena jumlah di alamnya sudah menipis, Sudah saatnya ketergantungan kebutuhan energi fosil digantikan dengan energi yang renewable, walaupun hal ini memerlukan revolusi terbalik dari sistem industri energi sekarang. Berbagai macam pendekatan proses dapat digunakan baik secara fisik kimiawi dan biologis. Salah satu pendekatan adalah menggunakan aplikasi bioteknologi yang dapat menggabungkan aspek fisik dan kimiawi menggunakan agen biologi (Susilaningsih, 2008). Susilaningsih, Dwi dkk. 2008. Preparasi Substrat Limbah Biomassa Kekayuan Tropika untuk produksi Biohidrogen. Makara Teknologi. Volume 12. Bogor
Pendekatan yang memungkinkan dengan aplikasi bioteknologi adalah pengolahan biomasa terbuang (tidak dimanmaatkan dengan maksimal) untuk menjadi karier energi atau energi langsung. Diketahui Indonesia sebagai negara tropis mempunyai keanekaragaman hayati yang besar, termasuk jumlah biomasa, baik yang berupa limbah dan non limbah yang berpotensi untuk dikonversi menjadi energi. Gas hidrogen merupakan energi yang mudah dikonversikan menjadi listrik dan bahan bakar, aman untuk lingkungan, karena tidak menyisakan limbah beracun, dan bersih. Hidrogen dapat diproduksi melalui berbagai proses, seperti gasifikasi biomasa, fermentasi biomasa, ekstraksi, proses pencernaan dan proses pirolisis (Susilaningsih, 2008).
Limbah cair dari industri makanan tertentu diasumsikan mengandung 0.054 M glukosa dalam 1 l air limbah, dimana dari kadar glukosa tersebut bisa dihasilkan energi sekitar 150 kJ. Apabila hanya menggunakan metode fisika, perlu 2260 kJ untuk menguapkan 1 l air limbah tersebut. Efiesiensi energinya menjadi tekor sebanyak 2110 kJ. Sedangkan apabila menggunakan metode biologi, dihasilkan etanol, yaitu melalui proses fermentasi dengan menggunakan yeast, dimana etanol tersebut diasumsikan dapat menghasilkan energi sebesar 148 kJ. Apabila dikonversikan menjadi gas metana, maka energi yang dapat dilepaskan adalah 145 kJ. Dengan menggunakan bakteri fotosintetik dapat mengkonversi glukosa tersebut menjadi hidrogen yang dapat melepas energi 186 kJ.
Menurut Mitamoto (1997), apabila dibandingkan dengan gas metana, gas hidrogen lebih memiliki prospek. Gas hidrogen merupakan energi masa depan karena dapat diperbaharui dan juga tidak menimbulkan polusi yang menyebabkan efek rumah kaca, aman bagi lingkungan. Gas hidrogen melepaskan energi yang besar dalam satuan unitnya dan mudah dikonversikan menjadi listrik melalui fuel cell sebagai bahan bakar (Anam, 2010).
Hidrogen dapat dihasilkan melalui proses biologi, dapat diproduksi oleh mikroalga ataupun bakteri dan disebut biohidrogen. Ada tiga jenis mikroorganisme yang dapat memproduksi hidrogen. Pertama adalah sianobakter. Mikrorganisme ini memecah air menjadi hidrogen dan oksigen melalui proses fotosintesis. Mikroorganisme ini tidak memerlukan bahan organik sebagai makanannya. Kedua adalah bakteri anaerobik, dimana bakteri ini menggunakan bahan organik sebagai sumber makanan dan mengubahnya menjadi hidrogen. Reaksinya cepat dan tidak membutuhkan cahaya matahari. Proses ini lebih menguntungkan dalam pengolahan limbah skala besar. Yang ketiga adalah bakteri fotosintetik, dimana merupakan kombinasi dari bakteri anaerobik dan sianobakter. Meskipun dapat mengubah bahan organik menjadi hidrogen dengan hasil lebih tinggi, bakteri fotosintetik tetap memerlukan cahaya untuk dapat bertahan hidup (Benneman, 1997). Benneman, J. R. 1997. The Technology of Biohydrogen. Proceedings of International Conference on Biological Hydrogen Production 18-30
Sistem biologi menyediakan suatu cakupan yang luas dalam menghasilkan hidrogen, meliputi biophotolisis langsung, biophotolisis tak langsung, fermentasi cahaya, dan fermentasi gelap. Gas Hidrogen secara rutin ditingkatkan oleh material organik yang mengalami pembusukan anaerobik, tetapi sebelum itu dapat lepas dari lingkungan yang anaerobik, gas tersebut ditangkap oleh bakteri pembentuk metana (CH4) dan digunakan untuk membuat CH4. Bakteri yang diketahui memproduksi hidrogen termasuk spesies Enterobacter, Bacillus, and Clostridium. Carbohydratesare (Anonima, 2011). www.sirissiris@yahoo.com. biohidrogen
Keuntungan bio-hidrogen adalah sebagai berikut :
1.      Biaya energi lebih rendah
2.      Dapat menyokong energi otonom, pertanian, dan kebijakan keamanan (tidak ada perang minyak)
3.      Perlindungan lengkap pada lingkungan dan iklim ( proteksi ganda dari CO2)
4.      Semua sumber daya energi memiliki akses bagi seluruh pasar (diversifikasi).
Kelemahan bio-hidrogen adalah :
1.      Produksi hydrogen dapat terhambat oleh ammonia
2.      Enzim hidrogenase yang berperan pada produksi hydrogen inactive dengan adanya oksigen
3.      Merupakan sumber energi yang lemah dibanding metana. Jika 12.5 liter gas metana mempunyai 100 kalori energi yang tersedia, sementara dengan volume yang sama gas hidrogen hanya mempunyai 30 kalori energi yang tersedia.
(Anonimb, 2011)
Biohidrogen juga dapat dihasilkan secara mikrobiologis melalui fermentasi dengan melibatkan enzim hidrogenase atau nitrogenase. Proses fermentasi substrat menjadi hidrogen dapat melalui dua proses fermentasi, yaitu secara anaerobik atau secara fotofermentasi. Fermentasi adalah proses perombakan molekul komplek menjadi molekul sederhana oleh mikroba, baik secara aerobik dan anaerobik. Produksi biohidrogen dari limbah organik (limbah dari pabrik makanan) umumnya menggunakan teknik fermentasi yang melibatkan bakteri anaerobik atau fotosintetik, seperti Clostridium, Escherichia coli, Enterobacter alcaligenes, Lactobacillus, Rhodobium, Rhodopsedomonas, Rhodobacter atau Rhodospirilium.
  1. ISI
1.      Proses atau Reaksi
Salah satu sistem yang akan dibahas adalah sistem fermentasi, baik itu fotofermentasi dan dark-fermentasi. Foto-fermentasi menggunakan Bakteri Purple non-sulfur yang  meningkatkan molekuler H2 dikatalis oleh nitrogenase di bawah kondisi defisiensi nitrogen menggunakan energi cahaya dan asam-asam organic.
C6H12O6 + 12H2O—– Energi cahaya —–.12H2 + 6CO2
Secara umum, kecepatan produksi hidrogen oleh bakteri photoheterotrophic sangat besar ketika sel berhenti di dalam matriks padat dibandingkan ketika sel hidup bebas. Sedangkan dark-fermentasi (fermentasi gelap), hidrogen diproduksi oleh bakteri anaerob, yang tumbuh di tempat gelap dan kaya akan karbohidrat. Reaksi fermentasi dapat berlangsung pada kondisi mesofilik (25–40.C), thermophilic (40–65.C), extreme thermophilic(65–80.C), or hyperthermophilic (>80.C). Di samping protolisis langsung dan tak langsung yang memproduksi H2 murni, proses ini memproduksi campuran biogas yang mengandung utamanya H2 dan CO2, selain itu juga sedikit metana, CO, dan H2S.





2.      Mikroorganisme yang berperan
Kerajaan:
Divisi:
Kelas:
Ordo:
Famili:
Genus:
Spesies:
C. acetobutylicum
Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan bio-hidrogen yaitu Clostridium acetobutylicum. Clostridium acetobutylicum adalah suatu bakteri bernilai komersial, yang tergolong dalam genus Clostridium. Bakteri ini juga kadang disebut "organisme Weizmann", dari nama seorang ilmuwan dan politisi Yahudi Chaim Weizmann, yang pada 1916 membantu menemukan bagaimana kultur C. acetobutylicum dapat digunakan dalam industri seperti produksi mesin, saat harga minyak rendah menyebabkan proses berbasis cracking hidrokarbon dan distilasi minyak bumi menjadi lebih efisien. C. acetobutylicum juga memproduksi asam asetat (cuka), asam butirat, karbon dioksida dan hidrogen. Fermentasi anaerobik menggunakan C. acetobutylicum baru-baru ini kembali diminati pasar karena dapat digunakan untuk memproduksi bahan bakar bio untuk menggantikan bensin dan minyak diesel. Dalam pembuatan biohidrogen secara fermentasi bakteri yang digunakan yaitu C. acetobutylicum yang menghasilkan gas hydrogen 2,4 mol H2 /mol heksosa (Shin and Youn, 2005). Shin, H-S and J-H. Youn. 2005. Conversion of food waste into hydrogen by thermophilic acidogenesis. Biodegradation 16: 33–44

3.      Cara Kerja
 














Ada beberapa substrat yang digunakan untuk menghasilkan biohidrogen, yaitu sampah dan bahan organic seperti limbah jagung, limbah kentang, limbah tebu, dan limbah lain yang dapat dihidrolisis menjadi glukosa. Substrat yang mengandung glukosa dapat menghasilkan H2 lebih banyak. Substrat yang mengandung polisakarida membutuhkan waktu yang agak lama dalam menghasilkan H2 karena bakteri harus memutus ikatan ini terlebih dulu untuk diubah menjadi glukosa sebelum didegradasi menjadi H2.
Saat fermentasi dilakukan perlakuan heat pre-treatment pada sampah tersebut. Tujuan dilakukan heat pre-treatment adalah untuk menghambat bioaktivitas mikroba pengguna H2 dan untuk memperbanyak bakteri pembentuk spora yang memproduksi H2. Ada perbedaan antara perlakuan dengan heat pre-treatment dan tanpa heat pre-treatment. Inokulum yang menggunakan heat pre-treatment lebih cepat menghasilkan lebih banyak H2 daripada yang tidak melalui heat pre-treatment.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses anaerobik
antara lain: temperatur, pH, konsentrasi substrat dan zat beracun.
1. Temperatur
Gas dapat dihasilkan jika suhu antara 4 - 60°C dan suhu dijaga konstan. Bakteri akan menghasilkan enzim yang lebih banyak pada temperatur optimum. Semakin tinggi temperatur reaksi juga akan semakin cepat tetapi bakteri akan semakin berkurang. Proses pembentukan metana bekerja pada rentang temperatur 30-40°C, tapi dapat juga terjadi pada temperatur rendah, 4°C. Laju produksi gas akan naik 100-400% untuk setiap kenaikan temperatur 12°C pada rentang temperatur 4-65°C. Mikroorganisme yang berjenis thermophilic lebih sensitif terhadap perubahantemparatur daripada jenis mesophilic. Pada temperatur 38°C, jenis mesophilic dapat bertahan pada perubahan temperatur ± 2,8°C. Untuk jenis thermophilic pada suhu 49°C, perubahan suhu yang dizinkan ± 0,8°C dan pada temperatur 52°C perubahan temperatur yang dizinkan ± O,3°C.
2. pH (keasaman)
Bakteri penghasil sangat sensitif terhadap perubahan pH. Rentang Hoptimumntuk jenis bakteri penghasil metana antara 6,4 - 7,4. Bakteri yang tidak menghasilkan metana tidak begitu sensitif terhadap perubahan pH, dan dapat bekerja pada pH antara 5 hingga 8,5. Karena proses anaerobik terdiri dari dua tahap yaitu tahap pambentukan asam dan
Universitas Sumatera Utara
tahap pembentukan metana, maka pengaturan pH awal proses sangat penting. Tahap pembentukan asam akan menurunkan pH awal. Jika penurunan ini cukup besar akan dapat menghambat aktivitas mikroorganisme penghasil metana. Untuk meningkatkat pH
dapat dilakukan dengan penambahan kapur.
3. Konsentrasi Substrat
Sel mikroorganisme mengandung Carbon, Nitrogen, Posfor dan Sulfur dengan perbandingan 100 : 10 : 1 : 1. Untuk pertumbuhan mikroorganisme, unsur-unsur di atas harus ada pada sumber makanannya (substart). Konsentrasi substrat dapat mempengaruhi
proses kerja mikroorganisme. Kondisi yang optimum dicapai jika jumlah mikroorganisme sebanding dengan konsentrasi substrat. Kandungan air dalam substart dan homogenitas sistem juga mempengaruhi proses kerja mikroorganisme. Karena kandungan air yang tinggi akan memudahkan proses penguraian, sedangkan homogenitas sistem membuat kontak antar mikroorganisme dengan substrat menjadi lebih intim.
3. Zat Baracun

Zat organik maupun anorganik, baik yang terlarut maupun tersuspensi dapat menjadi penghambat ataupun racun bagi pertumbuhan mikroorganisme jika terdapat pada
konsentrasi yang tinggi. Untuk logam pads umumnya sifat racun akan semakin bertambah dengan tingginya valensi dan berat atomnya. Bakteri penghasil metana lebih sensitif terhadap racun daripada bakteri penghasil asam.
Ada beberapa senyawa yang bisa menghambat (proses) penguraian dalam suatu unit biogas saat menyiapkan bahan baku untuk produksi biogas, seperti antiobiotik, desinfektan dan logam berat (Setiawan, 2005).

  1. KESIMPULAN
    1. H2 cukup potensial sebagai substitusi alternative bahan bakar minyak bumi, peranannya yang ramah lingkungan dan proses produksi bisa dengan proses kimia dan biologi.
    2. Dibanding beberapa proses maka biohidrogen memiliki nilai tambah antara lain :
      1. Penggunaan limbah industry dan limbah pertanian (zero waste)
      2. Penanganan proses lebih sederhana dan biaya produksi lebih murah
      3. Kekayaan mikroba Indonesia
    3. Substrat yang mengandung glukosa dapat menghasilkan H2 lebih banyak.
    4. Sampah organic dapat dimanfaatkan untuk pembuatan biohidrogen

Huft,,mawut.com..http://www.smileycodes.infohehe ini masi diedit ma titin.

GOOD LUCK! :)


1 komentar: