Sorgum manis sudah dikenal karena sirup berwarna kuning yang dibuat dari jusnya. Sekarang, anggota keluarga rumput ini juga dapat dimanfaatkan sebagai sumber daya untuk membuat bahan bakar transportasi terbarukan yang disebut bio-butanol.
Tim peneliti Agricultural Research Service (ARS) dan Ohio State University (OSU) telah merancang prosedur pembuatan bio-butanol dari ampas tebu sorgum manis.
Ampas tebu mengacu pada sisa-sisa batang tanaman yang berserat dan setelah dihancurkan untuk mengekstrak jus manis di dalamnya. Beberapa ampas tebu diaplikasikan kembali ke ladang tanaman.
Tetapi di dalam bubur kertas itu terdapat simpanan gula yang berharga yang terkunci di dalam selulosa dan hemiselulosa—”perancah” dinding sel tumbuhan.
“Setelah dibebaskan, gula selulosa ini dapat difermentasi menjadi bio-butanol,” jelas Nasib Qureshi, seorang insinyur kimia dan biokimia di Pusat Penelitian Pemanfaatan Pertanian Nasional ARS di Peoria, Illinois, dalam sebuah artikel yang dipublikasikan Kementerian Pertanian Amerika Serikat, Kamis (10/02/2022)
Bio-butanol yang berasal dari gula selulosa dalam limbah pertanian menarik karena potensinya untuk mengurangi ketergantungan pada bensin dan bahan bakar tak terbarukan lainnya.
Bio-butanol, bersama dengan etanol, juga dianggap sebagai bahan bakar alternatif pembakaran yang lebih bersih. Namun, bio-butanol dapat diangkut dalam jaringan pipa yang ada dan kurang korosif terhadap mesin pembakaran internal dibandingkan etanol.
Bio-butanol juga mengemas 33 % lebih banyak energi per galon dan lebih mudah dicampur dengan bensin, kata Qureshi. Ini juga dapat ditingkatkan secara katalitik menjadi bahan bakar bio-jet (bahan bakar penerbangan berkelanjutan).
Sampai tahun 1950-an, butanol terutama dibuat dari gula fermentasi tepung jagung dan tetes tebu sebelum produsen beralih menggunakan minyak bumi, yang terbukti lebih murah dan lebih efisien. Saat ini, butanol terutama digunakan sebagai pelarut industri.
Prospek Butanol
Namun, selama beberapa tahun terakhir, Qureshi dan kolaboratornya memanfaatkan kemajuan dalam ilmu fermentasi dan teknologi pemulihan produk untuk menghidupkan kembali prospek komersial butanol—bukan dari minyak bumi, melainkan susunan bahan pertanian yang lebih luas daripada yang telah digunakan di masa lalu.
Secara khusus, para peneliti mengarahkan pandangan mereka pada panen atau pengolahan limbah seperti brangkasan jagung, jelai dan jerami gandum, lesquerella presscake dan yang terbaru, ampas tebu sorgum manis.
Untuk membantu mereka, para peneliti merekrut strain bakteri baru yang kuat seperti Clostridium beijerinckii P260 untuk memfermentasi gula selulosa limbah di dalam tong khusus, yang disebut bioreaktor.
Kemajuan utama yang dibuat tim adalah menggabungkan apa yang sebelumnya merupakan serangkaian langkah terpisah menjadi satu proses yang disederhanakan—yaitu, pelepasan gula selulosa limbah, fermentasinya menjadi bio-butanol, dan penghilangan alkohol berkarbon empat ini ( bersama dengan aseton dan etanol) dari bioreaktor. Ini juga membantu melindungi bakteri pekerja keras di dalamnya.
Dalam percobaan skala laboratorium, mikroba menghasilkan 23 gram bio-butanol dari 160 gram ampas tebu. Hal ini sesuai dengan produksi 46 galon butanol dari 1 ton ampas tebu sorgum manis.
“Selain itu, juga menghasilkan 31 galon aseton dan etanol per ton bahan baku ini yang dapat digunakan sebagai bahan kimia yang berharga,” kata Qureshi.
Para peneliti menggunakan bentuk ampas tebu pekat padat (16-22 %) yang membutuhkan bioreaktor berukuran lebih kecil dan menggunakan energi sekitar 50 % lebih sedikit daripada memproduksi bio-butanol dari jerami gandum, limbah lain yang mereka coba.
Sebagai tanaman, sorgum manis menawarkan janji sebagai sumber bio-butanol karena toleransi kekeringan, penyerapan air yang hemat dan kemampuan beradaptasi dengan kondisi pertumbuhan yang luas, termasuk lahan pertanian marginal.
Sebuah makalah yang merinci kemajuan itu diterbitkan dalam Fermentasi edisi Desember 2021 oleh Qureshi dan rekan penulis Badal Saha, Siqing Liu dan Nancy Nichols—semuanya dengan ARS—dan Thaddeus Ezeji dari OSU.
Setiap hari, ARS berfokus pada solusi untuk masalah pertanian yang mempengaruhi Amerika. Setiap dolar yang diinvestasikan dalam penelitian pertanian menghasilkan dampak ekonomi sebesar US$17 . (IK)
