Para peneliti dari Universitas Chulalongkorn telah memanfaatkan rumput hijauan untuk memberi makan mikroorganisme dan mengubah lemak yang dihasilkan menjadi bahan bakar jet. Mereka bertujuan untuk memperluas produksi penggantian minyak berbasis minyak bumi untuk mengurangi dampak pada kesehatan manusia dan lingkungan.
BANGKOK, 24 April 2024 /PRNewswire/ — Ragi adalah mikroorganisme yang merupakan bahan penting dalam banyak makanan dan minuman. Namun, di masa depan, ragi akan memainkan peran utama dalam produksi bahan bakar terbarukan berbasis fosil.
Saat ini, para peneliti dari Fakultas Sains Universitas Chulalongkorn sedang mempercepat pengembangan teknologi mereka untuk meningkatkan produksi biofuel penerbangan dari ragi. Ini adalah perpanjangan dari hasil penelitian yang sukses yang menemukan strain ragi dengan potensi tinggi untuk memproduksi lemak untuk digunakan dalam bahan bakar penerbangan. Selain memproduksi minyak ragi, mereka menggunakan limbah pertanian sebagai makanan untuk menumbuhkan mikroorganisme. Ini adalah cara lain untuk mengurangi masalah pembakaran dan meningkatkan nilai limbah pertanian.
Bagaimana penelitian ini berasal?
Minyak bumi merupakan sumber bahan bakar penting di dunia saat ini, baik di berbagai sektor industri maupun transportasi, terutama industri pesawat terbang.
Laporan dari Departemen Bisnis Energi Kementerian Energi (2019) menyebutkan bahwa volume impor bahan bakar jet Thailand telah meningkat secara signifikan. Pada 2016, Thailand mengimpor 84,9 juta liter bahan bakar jet, tetapi hanya empat tahun kemudian, pada 2019, jumlah impor bahan bakar jet melonjak menjadi 376,3 juta liter per tahun.
Peningkatan impor BBM ini mencerminkan meningkatnya permintaan industri dan kebutuhan untuk menemukan inovasi untuk menghasilkan energi alternatif yang lebih ramah terhadap kesehatan manusia dan lingkungan daripada minyak bumi.
Tim yang dipimpin oleh Prof. Dr. Warawut Chulalaksananukul dan Asst. Prof. Dr. Chompunuch Glinwong dari Departemen Botani, Fakultas Sains, Universitas Chulalongkorn telah melakukan proyek penelitian “Pengembangan teknologi peningkatan untuk produksi lipid mikroba untuk sintesis bahan bakar biojet”.
Menurut Prof. Dr. Warawut, “Tim telah berhasil dalam pemisahan ragi Saccharomyces cerevisiae (strain CU-TPD4) yang memiliki potensi tinggi untuk akumulasi lemak. Kami telah menggunakan ragi untuk memproduksi bahan bakar biojet untuk memenuhi permintaan energi di masa depan. Jika kita dapat mengembangkan potensi Thailand dalam produksi bahan bakar bio-jet, itu akan membantu kemajuan ekonomi kita juga. ”
Proyek ini telah menerima dana dari Dewan Riset Nasional Thailand, dengan fokus khusus pada Rencana Sino-Thailand untuk Energi Terbarukan untuk bekerja pada ekstraksi lemak, produksi bahan bakar bio-jet dari sintesis lipid mikroba, dan bio-kilang bahan bakar jet dari sumber daya biomassa. Selain dua peneliti yang disebutkan, tim juga mencakup tiga mahasiswa doktoral dari Departemen Botani, yaitu Dr. Nuttha Chuengcharoenpanich, Dr. Wannaporn Wattanasunthorn, dan Mr. Thanapong Tangwanaphrai, dengan kolaborasi Dr. Surisa Suwannarangsee dari Pusat Nasional untuk Rekayasa Genetika dan Bioteknologi di bawah Badan Pengembangan Sains dan Teknologi Nasional. Mereka telah berkolaborasi dengan sekelompok peneliti China, termasuk Prof. Zhongming Wang dan Prof. Wei Qi dari Guangzhou Institute of Energy Conversion di Chinese Academy of Science (GIEC).
Ragi berpotensi tinggi menghasilkan bahan bakar
Para peneliti memilih ragi dari 53 sampel tanah yang ditemukan di Mae Hongson dan provinsi terdekat lainnya dan menemukan ragi Saccharomyces cerevisiae (strain CU-TPD4), yang memiliki potensi tinggi untuk akumulasi lemak. Ini terjadi pada saat belum ada laporan bahwa jenis ragi ini dapat menghasilkan bahan bakar tingkat tinggi pada tingkat yang sama dengan ragi penghasil bahan bakar yang ada.
“S. cerevisiaeis diklasifikasikan sebagai mikroorganisme dengan tingkat keamanan tinggi. Hal ini diketahui telah digunakan untuk waktu yang sangat lama, umumnya diakui sebagai aman, GRAS, dan karena itu digunakan dalam industri produksi makanan, seperti untuk produksi bir atau roti. Namun, belum dilaporkan bahwa strain ragi tertentu telah digunakan untuk produksi lemak di tingkat industri. ”
Prof. Dr. Warawut menjelaskan bahwa jenis ragi yang telah ditemukan dapat memproduksi dan mengumpulkan lemak dalam sel pada tingkat setinggi 20-25% dari berat sel kering. Sifat lemak ini sangat bermanfaat untuk pengembangan bioenergi, seperti biodiesel.
“Menggunakan ragi oleaginous sebagai bahan baku untuk produksi biofuel memiliki beberapa keunggulan dibandingkan menggunakan tanaman sebagai sumber minyak, termasuk fakta bahwa siklus hidup ragi pendek, berbagai makanan dapat digunakan untuk budidaya, relatif murah, dan membutuhkan sedikit tenaga kerja. Ini dapat dibudidayakan kapan saja dan tidak tergantung pada musim; Meningkatkan produksi itu mudah, sementara lemak yang dihasilkan memiliki karakteristik yang sama dengan yang dihasilkan dari tanaman. Aman bagi manusia dan lingkungan.
Prof. Dr. Warawut juga menambahkan keuntungan penting dari produksi minyak dari ragi, mengatakan bahwa “ketika proses dikembangkan dan ragi digunakan di tingkat industri, kulturnya pada 40 derajat Celcius dapat membantu mengurangi biaya proses pendinginan untuk mengontrol suhu tangki fermentasi.”
Penelitian ini telah menarik minat baik nasional maupun internasional dari para peneliti dari lembaga-lembaga seperti Hamburg University of Technology (TUHH) di Jerman dan Toulouse Biotechnology Institute (TBI) di Perancis. Para peneliti dari Hamburg University of Technology (TUHH) di Jerman dan Toulouse Biotechnology Institute (TBI) di Perancis melihat peluang untuk memperluas produksi ragi ragi CU-TPD4 untuk digunakan dalam minyak, roti, alkohol, dan produk makanan lainnya.
Memelihara ragi menggunakan limbah pertanian
Selain mendapatkan energi yang lebih bersih dari energi fosil, proses tumbuhnya ragi untuk menghasilkan minyak juga memanfaatkan limbah pertanian, yang merupakan bagian dari penggerak ekonomi sirkular dan mengurangi masalah polusi udara dari pembakaran limbah pertanian.
Selain rumput pakan ternak, limbah pertanian dan berbagai jenis biomassa lignoselulosa dapat digunakan sebagai sumber karbon untuk memberi makan ragi yang menumpuk lemak misalnya, jerami padi, tongkol jagung, ampas tebu, serta berbagai kulit sayur dan buah seperti kulit pisang, kulit durian, dan kulit kacang, terutama jerami padi, yang merupakan sejumlah besar bahan limbah di Thailand. Oleh karena itu, dianggap cara lain untuk menggunakan limbah pertanian agar bermanfaat juga.
Selain itu, ada juga laporan pembuangan limbah seperti sisa kertas kantor. dan air limbah dari pabrik industri, termasuk air limbah dari pabrik kertas. Air limbah dari pabrik tepung sagu dan air limbah dari rumah dapat digunakan sebagai sumber karbon juga. Tujuan utamanya adalah untuk mengurangi biaya produksi, menghilangkan limbah, dan meningkatkan nilai bahan limbah tersebut agar lebih bermanfaat.
Peningkatan strain ragi, perluasan produksi minyak, dan menambah nilai bagi industri makanan dan farmasi
Pertumbuhan ragi dan jumlah minyak yang dihasilkan ragi pada skala laboratorium masih belum cukup untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar di pasaran. Oleh karena itu, perlu dikembangkan teknologi untuk memperluas kapasitas produksi.
“Ini dapat dilakukan dengan menggunakan metode yang berbeda, seperti meningkatkan strain ragi yang mengumpulkan lemak untuk meningkatkan kemampuan mereka untuk memproduksi dan menumpuk lebih banyak lemak atau meningkatkan ragi agar lebih tahan terhadap kondisi yang tidak cocok untuk pertumbuhan. Memperbaiki ragi agar lebih tahan terhadap kondisi yang tidak cocok untuk pertumbuhan, seperti mampu menahan suhu yang lebih tinggi dalam proses produksi untuk menekan biaya pendinginan. Mereka juga bisa lebih tahan terhadap racun yang terjadi dari proses pretreatment limbah pertanian untuk mengurangi langkah dan biaya proses detoksifikasi, misalnya.”
Prof. Dr. Warawut menjelaskan bahwa saat ini, penelitian difokuskan pada peningkatan tingkat produksi minyak ragi S. cerevisiae pada tingkat yang lebih tinggi dengan memodifikasi secara genetik peningkatan ekspresi enzim Asetil-KoA karboksilase dalam strain TWP02, menghasilkan peningkatan produksi lemak.
Setelah itu, para peneliti meningkatkan studi mereka tentang proses produksi minyak dari sel ragi menggunakan alat penelitian dari Biological Engineering and Precision Fermentation Laboratory (laboratorium Bioteknologi dan fermentasi presisi) dari Institut Inovasi Departemen Penelitian Bioteknologi dan Material, PTT Public Company Limited, yang merupakan laboratorium terkemuka Thailand dalam proses biologis dan proses fermentasi. Alat penelitian bioteknologi dari proses hulu tersedia untuk pemilihan dan peningkatan strain mikroba. Proses fermentasi berkisar dari skala laboratorium dengan tangki fermentasi 2 liter hingga unit penelitian prototipe dengan tangki fermentasi 20.000 liter. Ini termasuk proses hilir yang digunakan untuk memisahkan sel mikroba, seperti memecah sel mikroba dengan tekanan, meningkatkan konsentrasi dan kemurnian biologis, dan membentuk biofarmasi menjadi bentuk kering dengan pemanasan atau pendinginan. Potensi laboratorium membantu memungkinkan proyek penelitian ini untuk mengevaluasi potensi untuk merancang proses produksi biofuel yang tepat untuk pesawat terbang.
Prof. Dr. Warawut mengakhiri dengan mengatakan bahwa selain memproduksi biodiesel dan bahan bakar jet, meningkatkan strain ragi yang mengumpulkan lemak dapat menghasilkan asam lemak seperti asam lemak tak jenuh. Ini adalah jenis lemak yang laris di pasaran dan memiliki nilai tinggi. Hal ini juga dapat digunakan sebagai bahan awal untuk memproduksi produk lain di bidang makanan, kosmetik, dan obat-obatan yang dapat memenuhi kebutuhan bisnis life science yang berkelanjutan juga.
Untuk rilis lengkap dan lebih banyak gambar, silakan kunjungi: https://www.chula.ac.th/en/highlight/154602/
Tentang Universitas Chulalongkorn
Chulalongkorn University telah membuat daftar 50 universitas top dunia untuk hasil pekerjaan, yang mencerminkan tingkat pekerjaan yang tinggi dan kemampuan kerja lulusan Chula. Universitas ini juga terdaftar sebagai yang terbaik di Thailand selama 15 Tahun Berturut-turut (sejak 2009), menurut QS World University Rankings 2024 yang baru dirilis, menempatkan Chula di peringkat 211 dunia, naik dari peringkat 244 tahun lalu.
Media Sosial:
Facebook: https://www.facebook.com/ChulalongkornUniversity
Youtube: https://www.youtube.com/chulauniversity
Linkedin: https://www.linkedin.com/school/15101896/
