Pintar Pelajaran Hebat Mikrobiologi Mempatenkan Proses Untuk Meningkatkan Produksi Biofuel

Ahli Mikrobiologi Mempatenkan Proses Untuk Meningkatkan Produksi Biofuel - Produksi Biofuel sanggup menjadi proses yang mahal dan membutuhkan penggunaan sejumlah besar materi bakar fosil. Namun, jago mikrobiologi di Missouri University of Science and Technology telah mempatenkan proses sederhana untuk produksi biofuel yang sanggup mengurangi biaya dan ketergantungan pada materi bakar fosil .

Proses ini melibatkan mikroba yang bisa tumbuh dengan baik pada kondisi ekstrim.

Dr. Melanie Mormile, seorang professor ilmu biologi dari Missouri S&T, telah menemukan basil yang disebut Halanaerobium hydrogeniformans, yang sanggup dipakai untuk menyederhanakan produksi biofuel. Penggunaan basil tersebut sanggup mengurangi kebutuhan materi yang dipakai untuk menetralkan pH biomassa. Hal ini sebab basil tersebut sanggup tumbuh dengan baik pada kondisi alkali tinggi (pH tingg) dan garam tinggi. Netralisasi pH biomassa merupakan langkah untuk menurunkan pH biomassa yang tinggi jawaban alkali treatment (perlakuan penambahan alkali untuk menghidrolisis biomassa). Alkali treatment biasa dipakai papa produksi hidrogen dan biofuel lainnya.

“Pada pengembangan biofuel, sejumlah besar energi dibutuhkan untuk memecah biomassa ke titik dimana basil sanggup memfermentasinya menjadi bentuk senyawa lainnya menyerupai etanol, namun pada studi kami jadinya yaitu hidrogen dan produk mempunyai kegunaan lainnya.” Kata Mormile.

Melaine Mormile, Ahli Mikrobiologi dari Missouri S&T. (Photo by B.A. Rupert)

Metode konvensional produksi biofuel melibatkan perlakuan terhadap rumput switchgrass (Panicum virgatum, yaitu sejenis rumput dari Amerika Utara) dan jerami memakai proses penguapan bertekanan untuk memisahkan lignin, sebuah produk sampingan yang tidak perlu, dari selulosa yang dibutuhkan untuk menciptakan biofuel. Proses ini membutuhkan listrik, baik yang dihasilkan oleh batubara atau gas alam, untuk menghasilkan uap. Proses ini melepaskan sejumlah besar karbon dioksida, namun tetap tergantung pada materi bakar fosil. Degradasi lignin menghasilkan senyawa yang menghambat fermentasi dan mengakibatkan penurunan hasil hidrogen.

Perlakuan terhadap switchgrass dan jerami memakai alkali sanggup memisahkan lignin dan juga membatasi menghasilkan pembentukan senyawa berbahaya, namun ampas simpulan yang dihasilkan sangat alkali (basa) dan asin. Sebelum inovasi Halanaerobium hydrogeniformans, langkah netralisasi sangat diharapkan sebelum proses fermentasi sanggup dimulai. Namun, jikalau memakai basil Mormile ini, maka langkah netralisasi sanggup dihilangkan.

“Temuan ini menawarkan adanya peluang yang menjanjikan dalam kaitannya untuk memproduksi hidrogen dari biomassa yang mengalami pra perlakuan alkali. Melalui pra perlakuan memakai alkali, kita tidak perlu memakai panas untuk proses hidrolisis. Penggunaan basil tersebut akan memungkinkan kita untuk melewati proses netralisasi sehingga hal ini akan menciptakan proses tersebut menjadi lebih mudah.” Kata Mormile.

Tim peneliti Mormile menyimpulkan bahwa produksi hidrogen menyerupai organisme yang dimodifikasi secara genetik, dan mereka belum memulai melaksanakan modifikasi terhadap genom basil tersebut

Mormile sekarang mencari cara untuk mengoptimalkan pertumbuhan organisme tersebut dan meminimalkan biayanya. Dia bekerja sama dengan Dr. Oliver Sitton, profesor teknik kimia dan biokimia di Missouri S & T, untuk mengoptimalkan pertumbuhan basil di dalam bioreaktor.

“Kami telah menawarkan bahwa kami sanggup menghasilkan hidrogen di reaktor skala laboratorium,” kata Mormile. ”Langkah berikutnya dalam proyek ini yaitu menemukan medium pertumbuhan terbaik dan mengoptimalkan produksi hidrogen dari organisme ini.”

“Kami menyadari hal ini tidak akan menuntaskan semua duduk kasus materi bakar, tetapi kita ingin melihat bahwa perkembangan ini sanggup menjadi solusi regionalisasi,” terang Mormile.”Masyarakat Pertanian bisa mengambil limbah pertanian, melaksanakan pre-treatment alkali, memasukkannya ke sebuah reaktor onsite dan menghasilkan materi bakar hidrogen secara eksklusif untuk dipakai di pertanian mereka sendiri.”

Danau Soap merupakan danau yang unik sebab belum mengalami sirkulasi air selama 2.000 tahun sebab salinitasnya yang tinggi. Airnya mempunyai pH yang sama dengan amonia dan 10 kali lebih asin dibandingkan air laut.

Mormile melaksanakan penelitian terhadap ekstemofil (bentuk kehidupan yang ada di kondisi lingkungan ekstrim). Bakteri Halanaerobium hydrogeniformans yang dipakai pada penelitian materi bakar hidrogen, berasal dari Danau Soap di Negara Bagian Washington.

“Biasanya danau mengalami sirkulasi air selama dua kali setahun jawaban perubahan suhu airnya. Sepanjang tahun, material menyerupai alga yang mati dengan semua nutriennnya menumpuk di dasar danau. Selama bulan-bulan animo panas, dasar danau tetap bersuhu hambar sementara permukaannya menjadi hangat. Hal ini menciptakan nutrient terjebak di belahan bawah danau. Saat animo gugur, biasanya suhu seluruh danau menjadi sama sehingga percampuran atau sirkulasi air danau sanggup terjadi” terang Mormile.

Bentuk Danau Soap dan kadar garam yang tinggi di dasarnya mencegah basil mengkuti sirkulasi air atau menjebak mereka di belahan dasar danau yang kaya nutrisi.

“Bagian bawah danau mengandung begitu banyak garam membuatnya menyerupai sirup,” kata Mormile.

Di masa depan, Mormile berharap untuk kembali ke Danau Soap untuk mencari lebih banyak organisme baru.

“Proses ini hanya gres langkah pertama,” kata Mormile. ”Kami tahu bahwa basil tersebut tidak sanggup memecah selulosa, molekul kristal yang menyediakan struktur bagi tumbuhan dan pohon. Jadi, kita ingin mencari basil yang sanggup memecah selulosa menjadi komponen yang lebih kecil sehingga basil pemfermentasi tersebut sanggup memanfaatkannya..”

Pemegang paten tersebut juga termasuk Dr. Dwayne Elias, dari Divisi Biosains Oak Ridge National Laboratory, Matthew B. Begemann dari Program Pelatihan Mikrobiologi Doktor di University of Wisconsin-Madison, dan Dr Judy D. Dinding dari Departemen Biokimia University of Missouri –Columbia.

Artikel ini merupakan terjemahan dari materi yang disediakan oleh Missouri University of Science and Technology via Science Daily (11 September 2012). Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.