Limbah kelapa sawit terdiri dari komponen selulosa dan hemiselulosa. Untuk mengolah limbah kelapa sawit secara terpadu, Tjandra menerapkan konsep biorefinery yang memanfaatkan biomassa sebagai bahan baku proses produksi untuk sumber energi, bahan kimia, bahan pangan, dan obat-obatan. Bersama Dr. Made Tri Aria Penia Kresnowati, S.T., M.Sc., dan Efri Mardawati, STP, MT., sebagai rekan setimnya, Tjandra menguraikan komponen selulosa dari limbah kelapa sawit menjadi glukosa. Sementara itu, sebagian besar komponen hemiselulosa dari limbah kelapa sawit akan terurai menjadi xilosa yang dapat dikonversi menjadi xilitol dengan beberapa jenis ragi tertentu. Glukosa hasil penguraian selulosa kemudian difermentasi menjadi bioetanol, sementara xilitol dapat dimanfaatkan sebagai gula alternatif alami yang rendah kalori serta tidak merusak gigi.

Rangkaian penelitian meliputi hidrolisis limbah kelapa sawit hingga fermentasi xilitol, serta integrasi kedua proses tersebut dalam suatu desain sistem yang terpadu. Dengan diintegrasikannya kedua proses tersebut, kandungan selulosa dari limbah kelapa sawit dapat diolah menjadi bioetanol. Sebagai langkah awal penelitian, dilakukan penelitian-penelitian mendasar akan karakterisasi mikroba potensial terlebih dahulu. Mikroba potensial yang diteliti diharapkan dapat memproduksi xilitol dari xilosa melalui proses fermentasi. Selain itu, dilakukan juga optimisasi fermentasi xilitol dari mikroba potensial.

Karakterisasi Enzim dan Mikroba Potensial

Karakterisasi produksi enzim hemiselulase mikrobial dilakukan dengan menggunakan 3 strain jamur, yaitu Penicillium sp. ITB CC L96, Trichoderma viridae QM9419 L67, dan Aspergillus niger ITB CC L61. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan waktu pemanenan enzim, komposisi limbah kelapa sawit dalam media, suhu, dan juga pH kultivasi untuk menganalisis konsentrasi protein total serta aktivitas enzim yang diperoleh. Dari penelitian tersebut, Tjandra dan tim menemukan bahwa waktu aktivitas enzim selulase tertinggi dalam waktu 36 jam diperoleh dari kultivasi jamur Penicillium sp.

Sementara itu, karakterisasi mikroba penghasil xilitol yang potensial dilakukan berdasarkan 2 kriteria, yaitu pertumbuhannya pada substrat xilosa dan kemampuannya untuk memproduksi xilitol. Karakterisasi dilakukan dengan menggunakan 3 strain mikroba, yaitu Candida utilis ITB CC R23, Debaromyces hansenii ITB CC R85, dan Pichia stipitis ITB CC R89. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan kondisi udara dan konsentrasi xilosa. Untuk karakterisasi mikroba, diperoleh bahwa secara umum ketiga strain mikroba yang diujikan dapat tumbuh pada substrat xilosa, dengan Candida utilis ITB CC R23 dan Debaromyces hansenii ITB CC R85 sebagai mikroba yang paling potensial untuk dimanfaatkan dalam produksi xilitol

Optimisasi Fermentasi Xilitol

Untuk mengoptimisasi fermentasi xilitol, dilakukan penelitian terhadap variabel rasio gula xilosa dan glukosa dalam substrat, konsentrasi gula, kondisi pengudaraan, serta pH. Secara umum, penelitian yang dilakukan oleh Tjandra dan tim telah berhasil menemukan strain jamur serta kondisi operasi untuk menghasilkan enzim hemiselulase yang akan digunakan untuk menghidrolisis limbah kelapa sawit menjadi xilosa. Selain itu, penelitian juga menemukan strain ragi yang potensial untuk memproduksi xilitol dari xilosa dengan proses fermentasi.

Selanjutnya, Tjandra berharap dapat melakukan penelitian untuk pengolahan terpadu lanjutan untuk menentukan kondisi optimal proses hidrolisis limbah kelapa sawit, serta menentukan kondisi optimal proses fermentasi xilitol. Dengan suksesnya penelitian ini, Tjandra telah berhasil menerapkan proses pengolahan limbah kelapa sawit terpadu menjadi bioetanol dan xilitol. "Mudah-mudahan keberhasilan pengolahan limbah berupa tandan kosong kelapa sawit terpadu ini dapat membuka jalan menuju kemandirian perekonomian nasional Indonesia yang berbasis biomassa," tutup Tjandra.

Dokumentasi: Berbagai sumber