PEMANFAATAN NANOTEKNOLOGI: PENGARUH NANOPARTIKEL OKSIDA LOGAM TERHADAP PRODUKSI BIOETANOL PADA LIMBAH CAIR POME SECARA ANAEROB

Zahrul Ichsan; Mindryani Safila; Andri Gumilar

doi:10.26760/rekalingkungan.v13i1.13-24

PEMANFAATAN NANOTEKNOLOGI: PENGARUH NANOPARTIKEL OKSIDA LOGAM TERHADAP PRODUKSI BIOETANOL PADA LIMBAH CAIR POME SECARA ANAEROB

Zahrul Ichsan, Mindryani Safila, Andri Gumilar

Sari

Limbah pome dapat menjadi sumber energi alternatif untuk produksi biogas melalui pengolahan secara anaerob, keuntungan dari pengolahan anaerob dari segi biaya lebih murah. Mikroorganisme memanfaatkan limbah pome sebagai substrat dan kultur campuran bakteri anaerobik untuk produksi bioetanol pada tahap fermentasi, dengan penambahan mikronutrien logam atau oksida logam nanopartikel. Penelitian ini bertujuan untuk mengamati dampak nanopartikel terhadap efisiensi fermentasi anaerob untuk pembentukan bioetanol. Rancangan penelitian melalui percobaan skala laboratorium, menggunakan sistem reaktor unggun sirkulasi batch. Perlakuan awal berupa proses penyemaian dan karakterisasi limbah. Pengujian total asam volatil serta bioetanol selama reaktor beroperasi 30 jam. Hasil penelitian menunjukkan variasi penambahan mikronutrien dengan jenis oksida logam nanopartikel FeO dan NiO memaksimalkan konsentrasi bioetanol yang dihasilkan dengan konsentrasi sebesar 15 mg/L dan 1 mg/L. Oksida logam nanopartikel dapat meningkatkan produksi bioetanol, dengan demikian, percobaan ini menjadi perkembangan dari penggunaan limbah pome untuk menjadi sumber baru dalam energi baru dan terbarukan.

Kata Kunci

Oksida Logam; Nanopartikel; Bioetanol; Fermentasi Anaerob

Teks Lengkap:

PDF

Referensi

Ahmad, A., Amri, I., & Nabilah, R. (2020). Produksi Bioetanol Generasi Kedua dari Pelepah Kelapa Sawit dengan Variasi Pretreatment H2SO4 dan Waktu Fermentasi. Journal of Bioprocess, Chemical and Environmental Engineering Science, 1, 12–27.

Ahmed, Y., Yaakob, Z., Akhtar, P., & Sopian, K. (2015). Production of biogas and performance evaluation of existing treatment processes in palm oil mill effluent (POME). Renewable and Sustainable Energy Reviews, 1260–1278.

Ali, H. E. A., El-fayoumy, E. A., Soliman, R. M., Elkhatat, A., Al-Meer, S., Elsaid, K., … Azmuddin Abdullah, M. (2024). Nanoparticle applications in Algal-biorefinery for biofuel production. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 192. https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.114267

Andrio, D. (2014). Mekanisme dan strategi control pembentukan Etanol sebagai Usaha Pemanfaatan kembali Limbah Cair yang Mengandung Senyawa Organik Konsentrasi Tinggi (Doctoral thesis). Institut Teknologi Bandung.

Anggamulia, M. I., Syafila, M., Handajani, M., & Gumilar, A. (2020, Februari 5). The potential bio-conversion of Palm Oil Mill Effluent (POME) as Bioethanol by steady-state anaerobic processes. E3S Web of Conferences (ETMC and RC EnVe). https://doi.org/10.1051/e3sconf/20

Bardi, M. J., Vinardell, S., Astals, S., & Koch, K. (2023). Opportunities and challenges of micronutrients supplementation and its bioavailability in anaerobic digestion: A critical review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 186. https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.113689

Bevilacqua, R., Regueira, A., Mauricio-Iglesias, M., Lema, J. M., & Carballa, M. (2021). Understanding the effect of trace elements supplementation on volatile fatty acids production from proteins. Journal of Environmental Chemical Engineering, 9(5). https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105934

Bosu, S., Pooja, R. P., & Rajasimman, M. (2022). Role of nanomaterials in enhanced ethanol production through biological methods – Review on operating factors and machine learning applications. Fuel, 320. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.123905

Brindha, K., Mohanraj, S., Rajaguru, P., & Pugalenthi, V. (2023). Simultaneous production of renewable biohydrogen, biobutanol and biopolymer from phytogenic CoNPs-assisted Clostridial fermentation for sustainable energy and environment. Science of the Total Environment, 859. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.160002

de Farias Silva, C. E., & Bertucco, A. (2016). Bioethanol from microalgae and cyanobacteria: A review and technological outlook. Process Biochemistry, 51(11), 1833–1842. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2016.02.016

Diamant, E., & Handajani, M. (2017). Optimization and Kinetics Study of Bioethanol Production From Palm Oil Mill Effluent under Anaerobic Process. Jurnal Teknik Lingkungan, 23(1).

Garritano, A. N., Faber, M. de O., De Sà, L. R. V., & Ferreira-Leitão, V. S. (2018). Palm oil mill effluent (POME) as raw material for biohydrogen and methane production via dark fermentation. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 92, 676–684. https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.04.031

Gumilar, A. (2023). Pemanfaatan limbah cair industri minyak sawit sebagai subtrat pada pembentukan etanol dan hidrogen secara anaerob. institut teknologi Bandung.

Hudha, M. I., Nata, R. P., & H.R. Miftachul, Z. (2022). Pembuatan Dekomposer Alami dengan Variasi Perbandingan Limbah Sumber Bakteri dan Waktu Fermentasi. 13, 2022.

Ilmannafian, A. G., Lestari, E., & Khairunisa, F. (2020). Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit dengan Metode Filtrasi dan Fitoremediasi Menggunakan Tanaman Eceng Gondok (Eichhornia Crassipes). 244–253.

Jayus, J., Vivin Noorvita, I., Nurhayati, N., Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Jember Jl Kalimantan, J., & Tegal Boto Jember, K. (2016). PRODUKSI BIOETANOL OLEH Saccharomyces cerevisiae FNCC 3210 PADA MEDIA MOLASES DENGAN KECEPATAN AGITASI DAN AERASI YANG BERBEDA. Jurnal Agroteknologi, 10(02).

Ji, X., Zhu, K., Zhang, Y., Ullah, F., Li, A., & Zhang, L. (2022). Mixed culture chain elongation for consumption of acetate and ethanol in anaerobic fermentation: The impact of salt type, dosage and acclimation. Waste Management, 152, 48–58. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2022.08.005

Kusuma, G. P. A. W., Nocianitri, K. A., & Pratiwi, I. D. P. K. (2020). Pengaruh Lama Fermentasi Terhadap Karakteristik Fermented Rice Drink Sebagai Minuman Probiotik Dengan Isolat Lactobacillus sp. F213. Jurnal Itepa, 9(2), 182–193.

Louhasakul, Y., Treu, L., Kougias, P. G., Campanaro, S., Cheirsilp, B., & Angelidaki, I. (2021). Valorization of palm oil mill wastewater for integrated production of microbial oil and biogas in a biorefinery approach. Journal of Cleaner Production, 296. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126606

Marcelino, P. R. F., Goncalves, F., Jimenez, itzcoatl M., Carneiro, B. C., Santos, B. B., & Da silva, S. S. (2020). Sustainable production of biosurfactants and their applications. Lignocellulosic biorefining technologies, 159–183.

Martins, P. C., & Martins, V. G. (2018). Biosurfactant production from industrial wastes with potential remove of insoluble paint. International Biodeterioration and Biodegradation, 127, 10–16. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2017.11.005

Mishra, P., Krishnan, S., Rana, S., Singh, L., Sakinah, M., & Ab Wahid, Z. (2019). Outlook of fermentative hydrogen production techniques: An overview of dark, photo and integrated dark-photo fermentative approach to biomass. Energy Strategy Reviews, 24, 27–37. https://doi.org/10.1016/j.esr.2019.01.001

Palimbong, S. (2017). Pengaruh Konsentrasi Acetobacter Aceti dan Lama Fermentasi Terhadap Total Asam Cairan Fermentasi Pepaya Burung (Carica papaya, L.). jurnal Sains dan Teknologi Pangan, 2(2), 478–485.

Parakh, S. K., Tian, Z., Wong, J. Z. E., & Tong, Y. W. (2023). From Microalgae to Bioenergy: Recent Advances in Biochemical Conversion Processes. Fermentation, 9(6). https://doi.org/10.3390/fermentation9060529

Patel, S. K. S., Lee, J. K., & Kalia, V. C. (2018). Nanoparticles in Biological Hydrogen Production: An Overview. Indian Journal of Microbiology, 58(1), 8–18. https://doi.org/10.1007/s12088-017-0678-9

Prayitno, Rulianah, S., & Nurmahdi, H. (2020). Pembuatan Biogas dari Limbah Cair Tahu Menggunakan Bakteri Indigeneous. Jurnal Teknik Kimia dan Lingkungan, (2).

Qurrotun’aini, Q., & Al’afifah, J. A. (2022). Inovasi Pengolahan Limbah Cair Kelapa Sawit (POME) Net-Zero Emission menjadi Listrik sebagai Sumber Energi Baru Terbarukan (EBT). Jurnal Ilmiah Penalaran dan Penelitian Mahasiswa, 6(2).

Rachman, S. D., Ainnunnisa, T., Putri, M., Safari, A., Anggraeni, N. I., Fadhlillah, M., & Ishmayana, S. (2020). Pengaruh Suplementasi Ion Logam Besi Terhadap Kinerja Fermentasi dan Toleransi Sel Ragi Saccharomyces cerevisae terhadap Cekaman Lingkungan. JURNAL MIPA, 2, 51–59.

Ramadhanty, O. C., Rohmatullaily, & Legasari, L. (2024). Analisis Kadar Nitrogen Total pada Pupuk Urea Menggunakan Metode Kjedahl di PT Pupuk Sriwidjaja Palembang. Jurnal Kimia dan Pendidikan Kimia, 13.

Rawoof, S. A. A., Kumar, P. S., Vo, D. V. N., & Subramanian, S. (2021). Sequential production of hydrogen and methane by anaerobic digestion of organic wastes: a review. Environmental Chemistry Letters, 19(2), 1043–1063. https://doi.org/10.1007/s10311-020-01122-6

Roghair, M., Liu, Y., Strik, D. P. B. T. B., Weusthuis, R. A., Bruins, M. E., & Buisman, C. J. N. (2018). Development of an effective chain elongation process from acidified food waste and ethanol into n-Caproate. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 6. https://doi.org/10.3389/fbioe.2018.00050

Santoso, L. R. (2019). Produksi vinegar dari fermentasi kulit Kakao (theobroma cacao l.) Menggunakan Sukrosa dan acetobacter aceti fncc 0016. UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG, Semarang.

Sasamita Yusuf, A., & Nugrahini, P. F. (2019). Pengaruh Penambahan NPK dalam Pendegradasian Limbah Cair Kelapa Sawit Menggunakan Biofiltrasi Anaerob dengan Reaktor Fixed-Bed. J. Chem. Sci, 8(3). Diambil dari http://journal.unnes.ac.id/sju/index.php/ijcs

Shintawati, Hasanudin, U., & Haryanto, A. (2017). Karakteristik Pengolahan Limbah Cair Pabrik Minyak Kelapa Sawit dalam Bioreaktor Cigar Semi Kontinu. Jurnal Teknik Pertanian LampungVol, 6(2), 81–88.

Sukainah, A., & Fadilah, R. (2022). Toksikologi Bahan Pangan (1 ed.). Yogyakarta: Badan Penerbit UGM.

Ulum, K., Purwantiningrum, I., Yustina, R. D., Murdiyatmo, U., & Wardani, A. K. (2021). Studi Komparasi: Produksi Bioetanol Nira Batang Kelapa Sawit oleh Flokulan dan Non- Flokulan Saccharomyces cerevisiae. agriTECH, 40(4), 322. https://doi.org/10.22146/agritech.40938

Wahid Nuryadin, B. (2018). Pengantar Fisika Nanomaterial Teori dan Aplikasi. Bandung: UIN Sunan Gunung Djati Bandung.

Wang, T., Zhang, D., Dai, L., Chen, Y., & Dai, X. (2016). Effects of metal nanoparticles on methane production from waste-activated sludge and microorganism community shift in anaerobic granular sludge. Scientific Reports, 6. https://doi.org/10.1038/srep25857

Wang, Y., Xiao, G., Wang, S., & Su, H. (2023). Application of nanomaterials in dark or light-assisted fermentation for enhanced biohydrogen production: A mini-review. Bioresource Technology Reports, 21. https://doi.org/10.1016/j.biteb.2022.101295

Wu, Y., Wang, C., Zheng, M., Zuo, J., Wu, J., Wang, K., & Yang, B. (2017). Effect of pH on ethanol-type acidogenic fermentation of fruit and vegetable waste. Waste Management, 60, 158–163. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.09.033

Zafira, N., Andrio, D., & Veronika, N. (2019). Proses Pengembangbiakan Bakteri Kultur Tercampur untuk Pengolahan Limbah Cair Produksi Minyak Sawit. JOM FTEKNIK, 6.

Zheng, J., Tashiro, Y., Wang, Q., & Sonomoto, K. (2015). Recent advances to improve fermentative butanol production: Genetic engineering and fermentation technology. Journal of Bioscience and Bioengineering, 119(1), 1–9. https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2014.05.023

DOI: https://doi.org/10.26760/rekalingkungan.v13i1.13-24