Asam suksinat yang juga dikenal sebagai asam amber atau asam butanedioat merupakan senyawa kimia yang paling penting diantara senyawa kimia lainnya. Hal ini disebabkan karena asam suksinat dapat diaplikasikan secara luas di berbagai industri, seperti industri pangan, industri pertanian, hingga industri metal sebagai perasa, prekursor, surfaktan, pelarut, dan bahan aditif. Asam suksinat juga dapat mensintesis berbagai senyawa turunan yang bernilai jual tinggi, seperti tetrahidrofuran, asam adipat, 1,4-butanediol, ester alifatik, dan biopolimer.
Pada umumnya, produksi asam suksinat skala industri dilakukan dengan menggunakan bahan baku berupa asam maleat atau anhidrida maleat melalui reaksi katalitik hidrogenasi. Namun, produksi asam suksinat melalui reaksi hidrogenasi ini memiliki beberapa kelemahan, antara lain biaya produksi yang tinggi serta dapat menyebabkan permasalahan lingkungan. Pun senyawa turunan petrokimia yang digunakan sebagai bahan baku memiliki harga yang tinggi dengan ketersedian yang semakin menipis. Kelemahan ini menyebabkan diperlukannya pembaruan metode dan bahan baku agar produksi asam suksinat dapat dilakukan secara berkelanjutan.
Dwini Normayulisa Putri mengangkat permasalahan ini dalam disertasinya yang berjudul ‘Modifikasi Proses Pretreatment Dan Sintesis Untuk Produksi Asam Suksinat Dari Biomassa Berbasis Lignoselulosa’. Dalam penelitiannya, Dwini memilih biomassa lignoselulosa sebagai alternatif bahan baku dalam produksi asam suksinat. Beberapa faktor pertimbangan dalam pemilihan biomassa lignoselulosa adalah jumlah ketersediaannya yang berlimpah serta potensinya yang besar untuk dikonversi menjadi bahan kimia dan bahan bakar berkelanjutan sehingga dapat membatasi penggunaan minyak mentah dalam produksi biofuel, biomolekul, serta biomaterial.
“Pada proses produksi, asam suksinat dihasilkan melalui proses fermentasi biomassa lignoselulosa dengan menggunakan bakteri penghasil asam suksinat, seperti Actinobacillus succinogenes, Anaerobiospirillum succiniciproduc, Mannheimia succiniciproducens, dan Basfia succiniproducens. Penggunaan proses fermentasi dalam memproduksi asam suksinat memiliki beberapa keunggulan, yakni biaya produksi yang lebih murah, kebutuhan energi yang lebih hemat, dan lebih ramah lingkungan,” jelas Dwini.
Dwini melakukan pengembangan proses produksi asam suksinat dari biomassa lignoselulosa yang dimulai dari proses pretreatment, hidrolisis, hingga fermentasi. Sebelum memasuki tahap fermentasi, ada dua tahap yang harus dilalui, yakni pretreatment dan hidrolisis. Proses pretreatment dilakukan menggunakan metode pretreatment termodifikasi dengan kombinasi metode fisik dan kimia, proses hidrolisis dilakukan secara enzimatis menggunakan enzim selulase, dan proses fermentasi dilakukan melalui konfigurasi Semi Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSSF) menggunakan bakteri Actinobacillus succinogenes dan Proteus vulgaris.
Pada proses pretreatment, larutan asam perasetat (AP) dan peroksida alkali (PA) digunakan secara berurutan dan dikombinasikan dengan ultrasonik. Dari tahap pretreatment, kemudian diperoleh kondisi yang menghasilkan kandungan selulosa tertinggi dan kandungan lignin terendah yaitu pada pretreatment dengan menggunakan larutan AP selama 3 jam pada suhu 35°C dilanjutkan dengan pretreatment menggunakan larutan PA selama 10 jam pada suhu 35°C dengan bantuan ultrasonik (53 kHz, 90W). Jumlah penurunan lignin dan peningkatan selulosa yang terjadi pada TKKS mencapai 68.73% dan 121,93%, pada jerami padi sebesar 63,37% dan 106,61%, dan pada ampas tebu sebesar 30,59% dan 67,62%.
Hasil pretreatment termodifikasi kemudian digunakan dalam proses hidrolisis enzimatis menggunakan enzim selulase untuk menghasilkan gula pereduksi. Pada proses hidrolisis enzimatis, gula pereduksi dapat dihasilkan secara optimum pada kondisi konsentrasi enzim sebesar 5 g/L dengan waktu hidrolisis selama 6 jam, suhu 50°C dan pH 5. Dalam kondisi tersebut, konsentrasi gula pereduksi yang dihasilkan dari TKKS, jerami padi, dan ampas tebu ialah sebesar 17.98, 6,47, dan 6,30 g/l.
“Proses selanjutnya ialah fermentasi yang dilakukan melalui konfigurasi semi-simultaneous saccharification and fermentation (SSSF) dengan tahap pre-hidrolisis selama 6 jam dan simultaneous saccharification and fermentation (SSF) selama 48 jam pada suhu 37°C menggunakan bakteri Actinobacillus succinogenes atau Proteus vulgaris. Konsentrasi asam suksinat tertinggi yang dihasilkan dari biomassa TKKS, jerami padi, dan ampas tebu ialah sebesar 2.31, 3,64, dan 5.1 g/L,” lanjut Dwini dalam paparan disertasinya.
Dari penelitian ini, Dwini menunjukan bahwa konfigurasi SSSF mampu meningkatkan konsentrasi asam suksinat hingga 26% dibandingkan dengan konfigurasi SSF. Studi kinetika ini menunjukkan bahwa model logistik dapat menggambarkan kinetika pertumbuhan sel bakteri dengan baik, sedangkan kinetika pembentukan produk dapat digambarkan dengan baik menggunakan model modified logistic dan kinetika penggunaan substrat dapat digambarkan dengan baik dengan model modified Gompertz.
“Dengan jumlah limbah biomassa lignoselulosa yang sangat berlimpah, baik di Indonesia maupun secara global, serta bersifat terbarukan, tentunya dapat memperkecil biaya bahan baku, sehingga diharapkan dapat tercipta industri biorefinery untuk memproduksi asam suksinat yang lebih ekonomis dan bersifat berkelanjutan,” ujar Prof. Dr. Heri Hermansyah, ST., M.Eng., IPU., Dekan Fakultas Teknik UI.
Disertasi penelitian mengenai produksi asam suksinat berbahan dasar biomassa lignoselulosa berhasil mengantarkan Dwini Normayulisa Putri meraih gelar doktor dengan IPK 3,97 pada tanggal 20 Februari 2022. Dwini tercatat sebagai lulusan doktor ke-65 Departemen Teknik Kimia dan ke-497 Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Selain itu, Dwini juga merupakan salah satu mahasiswa penerima beasiswa Pendidikan Magister menuju Doktor untuk Sarjana Unggul (PMDSU) batch III pada tahun 2017 silam. Sidang Promosi dipimpin Prof. Ir. Mahmud Sudibandriyo, M.Sc., Ph.D. dengan promotor Prof. Dr. Heri Hermansyah, S.T., M.T.. IPU. dan ko-promotor Dr. Eng. Muhamad Sahlan, S.St., M.Eng. Sementara tim penguji terdiri dari Dr. Tania Surya Utami, S.T.. M.T.; Dr. Dr. Kenny Lischer, S.T., M.T.; Apriliana C. Khayrani, S.T.P., M. Eng., Ph.D.; Dr. H. Rudi Hartono, S.T., M.T., IPM.; dan Dr. Andi Nuraliyah, S.T., M.T.
***
Biro Komunikasi Publik
Fakultas Teknik Universitas Indonesia