PROSES PRODUKSI BIOENERGI BERBASISKAN BIOTEKNOLOGI

  Proses  Produksi  Bioenergi  Berbasiskan  Bioteknologi  

Review  

 

PROSES  PRODUKSI  BIOENERGI  BERBASISKAN  BIOTEKNOLOGI     Dessy  Agustina  Sari,  Hadiyanto  

 

ABSTRAK   :   Bioenergi   merupakan   energi   yang   berasal   dari   biomassa   sebagai   fraksi   produk   biodegradasi,   limbah,   dan  residu  dari  pertanian  (baik  nabati  maupun  hewani).  Harapan  dengan  adanya  bioteknologi  adalah  peningkatan   genetik  varietas  tanaman  dan  populasi  hewan  dan  konservasi  sumber  daya  genetik.  Bioenergi  berupa  bioetanol,   biodiesel,   dan   biogas   yang   digunakan   sebagai   bahan   bakar   bagi   kebutuhan   rumah   tangga,   industri   maupun   transportasi   masyarakat.   Ketersediaan   bahan   bakunya   sebagai   produk   bioenergi   masih   bersinggungan   dengan   kebutuhan   pangan   seperti   kedelai,   selulosa,   dan   pati.   Bioteknologi   menjadi   solusi   bahan   baku   bioenergi     guna   mengurangi  biaya  produksi  bioenergi,  khususnya  lignoselulosa  etanol.  Isu-­‐isu  utama  termasuk  domestifikasi  yang   cepat,  mengatasi  perlawanan,  kerusakan  efisiensi  selulosa,  dan  meningkatkan  produksi  biomassa  dan  lipid  untuk   etanol  dan  biodiesel.  Hal  tersebut  berupa  modifikasi  biosintesis  lignin,  rekayasa  metabolik,  peningkatan  produksi   biomassa  dan  yield,  dan  kemandulan  dan  biokontaminan.  Tujuannya  adalah  meningkatkan  bahan  baku  bioenergi   melalui   modifikasi   genetik   dan   menjadikannya   sebagai   bidang   yang   penuh   kesempatan   untuk   membentuk   kembali  pasokan  energi  yang  keberlanjutan.     Kata  kunci  :  biodiesel,  bioenergi,  bioetanol,  biogas,  bioteknologi  

 

PENDAHULUAN   Secara   terus-­‐menerus,   dunia   meningkatkan   penggunaan   energi   diikuti   peningkatan   jumlah   populasi   manusia,   dan   hendak   mencapai   standar   kehidupan.   Penggunaan   energi   tentunya   berdampak   pada   lingkungan   seperti   semakin   banyaknya   produksi   gas   karbon   dioksida   (CO2)   terhadap   iklim   sehingga   dibutuhkan   analisis   kembali   tanaman   yang   berpotensi   dalam   menghasilkan   bioenergi.   Hal   ini   mendukung   perkembangan   energi   alternatif   dan   sumber  energi  terbaharukan  (Jones,  et  al.,  2011).     Sampai   saat   ini,   dunia   mengkonsumsi   energi   sekitar   15  TW  (terawatt)  per  tahun  dan  hanya  7,8%-­‐nya  didapatkan   dari   sumber   energi   terbaharukan.   Padahal,   daya   total   sinar   matahari   pada   permukaan   bumi   setiap   tahunnya   sekitar   85.000   TW.   Pengantian   bahan   bakar   fosil   dengan   sumber   energi   terbaharukan   diturunkan   dari   matahari   seperti   energi   angin,  sinar  matahari,  air,  atau  biomassa.  Sumber  energi  ini   memiliki   kepadatan   energi   yang   lebih   rendah,   tidak   dapat   dikontrol   dengan   “menghidupkan   dan   mematikan   saklar”,   dan   sebagian   besar   jauh   lebih   mahal   dari   bahan   bakar   fosil   (BP   Global.,   2011).   Kepadatan   energi   yang   tinggi,   kemudahan   bertransportasi,   dan   penyimpanan   transportasi   bahan   bakar   minyak   cair   menjadikan   pengelola   kesulitan   untuk   menggantikannya   dengan   sumber   energi   terbaharukan  secara  komersial.   Dalam   hal   ini,   subyek   bioenergi   telah   sangat   aktif.   Di   seluruh   dunia,   pemerintah   dan   pembuat   kebijakan   terlibat.   Sangat   penting   untuk   mengatasi   dan   peluang   yang   ditimbulkan   oleh   biofuel   sebagai   pembangunan   ketahanan   pangan  dan  energi  yang  berkelanjutan  (FAO).  Adanya  peran   Artikel   dikirim   tanggal   8   Agustus   2013,   diterima   tanggal   30   Agustus   2013.   Para   penulis   adalah   dari   Program   Studi   Magister   Teknik   Kimia,   Fakultas   Teknik,   Universitas   Diponegoro,   Semarang.   Kontak   langsung   dengan  penulis:  Dessy  Agustina  Sari  ([email protected]).   @2013  Indonesian  Food  Technologist  Community   Available  online  at  www.journal.ift.or.id  

 

penerapan   bioteknologi   dalam   produksi   bioenergi   di   berbagai  negara  berkembang  dan  fokus  utama  pada  biofuel   cair.     Bioteknologi  Dan  Bioenergi   Bioteknologi   merupakan   kumpulan   peralatan   yang   dapat   digunakan   untuk   berbagai   keperluan   seperti   peningkatan   genetik   varietas   tanaman   dan   populasi   hewan   terhadap   kenaikan   yield-­‐nya   atau   karakteristik   genetik   dan   konservasi   sumber   daya   genetik.   Saat   ini   kontribusi   dan   aplikasi   bioteknologi   telah   dapat   diterapkan   pada   produksi   bioenergi   seperti   produksi   biomassa   dan   konversi   dari   biomassa   untuk   generasi   pertama   atau   biofuel   cair   pada   generasi  kedua,  selain  produksi  biodiesel  dari  mikroalga  dan   produksi  biogas  (Ruane  et  al.,  2010).     Bioenergi  adalah  energi  yang  diperoleh  dari  biomassa   sebagai   fraksi   produk   biodegradasi,   limbah,   dan   residu   dari   pertanian   (berasal   dari   nabati   dan   hewani),   industri   kehutanan  dan  terkait,  dan  sebagian  kecil  biodegradasi  dari   limbah   industri   dan   kota   (FAO).   Bioenergi   berperan   penting   pada   pencapaian   target   dalam   menggantikan   petroleum-­‐ didasarkan   pada   bahan   bakar   transportasi   dengan   bahan   bakar   alternatif   dan   pereduksian   emisi   karbon   dioksida   dalam   jangka   panjang.   Berbagai   sumber   biomassa   dapat   digunakan   untuk   menghasilkan   bioenergi   berbagai   bentuk.   Contohnya,   makanan,   serat   dan   kayu   sebagai   residu   dari   sektor   industri,   energi   dan   rotasi   pendek   tanaman   dan   limbah   pertanian,   dan   hutan   dan   hutan   pertanian   (agroforestry)   sebagai   residu   dari   sektor   kehutanan   dimana   seluruhnya   dapat   digunakan   untuk   menghasilkan   listrik,   panas,   gabungan   panas   dan   tenaga,   dan   bentuk-­‐bentuk   bioenergi.   Bioenergi   modern   bergantung   pada   konversi   teknologi   yang   efisien   untuk   aplikasi   skala   rumah   tangga,   usaha   kecil,   dan   industri.   Input   biomassa   padat   atau   cair   dapat  diproses  untuk  menjadi  energi  yang  lebih  nyaman.  Ini   termasuk   biofuel   yang   solid   (misalnya   kayu   bakar,   serpihan   kayu,   pellet,   arang,   dan   briket),   biofuel   gas   (biogas,   gas  

    108   Vol.  2  No.  3  Th.  2013  –  Jurnal  Aplikasi  Teknologi  Pangan  

  Proses  Produksi  Bioenergi  Berbasiskan  Bioteknologi  

 

 

Gambar  1.  Platform  proses  untuk  produksi  biofuel  yang  berbeda  

sintesis,   hidrogen),   dan   biofuel   cair   (misalnya   bioetanol,   biodiesel)  (GBEP.  2007).     Produksi  Bioenergi   Dalam   bentuk   bioenergi   modern,   etanol,   biodiesel,   dan   biogas   adalah   produk   utama   bioenergi.   Etanol   dan   biodiesel   dapat   digunakan   sebagai   bahan  bakar   transportasi,   dan   etanol   juga   produk   mentah   penting   dalam   industri   kimia.  Produksi  etanol  berperan  penting  dalam  transformasi   petroleum   terhadap   biomassa   berdasarkan   ekonomi,   ketahanan  pangan,  dan  lingkungan.         Platform  Proses  Etanol   Etanol   dapat   diproduksi   menggunakan   produk   pertanian   seperti   tepung   dan   gula,   atau   lignoselulosa   biomassa.   Saat   ini,   lebih   dari   10   milyar   gallon   etanol   diproduksi   secara   global   per   tahun   dari   tepung   (tepung   jagung)   dan   gula   (tebu   dan   bit   gula)   melalui   prosedur   industri,   termasuk   hidrolisis   pati   dan   fermentasi   gula   (Gambar   1)   (Rass-­‐Hansen,   J.   et   al.   2007     Goldemberg,   J.   2007).   Pati   dan   gula   berbasis   etanol   sering   disebut   sebagai   biofuel  pada  generasi  pertama.     Sebagaimana   tampak   pada   Gambar   1,   dimana   (a)   tepung   dan   gula   didasarkan   sebagai   generasi   pertama   etanol.  Dalam  platform  ini,  tepung  dapat  dihidrolisis  menjadi   monosakarida,   dimana   gula   dapat   difermentasi   selanjutnya   menjadi   etanol.   (b)   Lignoselulosa   etanol.   Produksi   lignoselulosa   etanol   mempunyai   penanganan   awal   material   biomassa,   hidrolisis   untuk   produksi   monosakarida,   dan   fermentasi  untuk  memproduksi  etanol.  Lignoselulosa  etanol   dijadikan   sebagai   generasi   kedua   bioetanol.   (c)   Biodiesel.   Produksi  biodiesel  sering  mempunyai  proses  transesterifikasi   asam   lemak.   (d)   Gasifikasi   biomassa.   Biomassa   dapat   digunakan  utnuk  memproduksi  metanol,  karbon  monoksida,   hidrogen,   atau   gas   lainnya   yang   terbentuk   dalam   proses   gasifikasi.   Meskipun   produksi   etanol   dari   pati   merupakan  

pilihan  yang  paling  aman  dan  teknis  lanjutan  untuk  bioenergi   di   Amerika   Serikat.   Hal   tersebut   akan   mengakibatkan   persaingan   berat   antara   energi   dan   bahan   pangan   yang   mungkin   tidak   berkelanjutan   dalam   jangka   panjang.   Dan   juga   mengingat   bahwa   energi   bersih   dan   keseimbangan   karbon   dioksida   dari   platform   ini   adalah   tidak   menguntungkan   (Tabel   1)   (   Farrell,   A.E.   et   al.   2006,   De   Oliveira,   M.E.D.   et   al.   2005).   Oleh   karena   itu,   daerah   yang   beriklim   menjadi   pilihan   terbaik   untuk   produksi   biofuel   (bioetanol   untuk   saat   ini)   dari   lignoselulosa   biomassa   jika   kunci   rintangan   teknis   dapat   ditingkatkan.   Bahan   baku   lignoselulosa  dapat  diperoleh  baik  dari  tanaman  berdedikasi   biomassa   atau   kehutanan   dan   residu   pertanian(Sims,   R.E.H.   et   al.   2006;   Smeets,   E.M.W.   and   Faaij,   A.P.C.   2007;   Monti,   A.   et  al.  2007;  Somleva,  M.N.  2006  Sanderson,  M.A.  et  al.  2006;   Boerjan,  W.  2005).     Sebagaimana   tampak   dalam   Tabel   1,   NEB   (net   energy   balance)   adalah   perbedaan   antara   energi   keluar   dan   energi   masuk   untuk   produksi   biomassa   dan   pengolahan.   NER   (net   energy   ratio)   adalah   pengukuran   alternatif   untuk   mendapatkan  energi  yang  terdiri  dari  rasio  energi  keluar  dan   energi   masuk   untuk   produksi   biomassa   dan   pengolahan.   Keseimbangan   CO2   dihitung   sebagai   CO2   yang   dipancarkan   oleh  produksi  biomassa  dan  dikurangi  penggunaan  dari  CO2   tetap   dalam   bahan   tanaman   baik   di   atas   maupun   di   bawah   tanah  sehingga  diperoleh  keseimbangan  karbon  negatif  yang   diinginkan.   Hambatan   utama   untuk   transisi   dari   pati   ke   lignoselulosa   biofuel   adalah   rumitnya   struktur   dinding   sel   yang   oleh   alam,   tahan   terhadap   kerusakan-­‐masalah   perlawanan.   Saat   ini,   proses   untuk   lignoselulosa   biomassa   termasuk   penanganan   awal,sakarifikasi   (hidrolisis)   dan   fermentasi   (Gambar   1b)   (Ragauskas,   A.J.   et   al.   2006).   Peningkatan   atau   penggantian   proses   ini   sangat   penting   untuk   meningkatkan   efisiensi   dan   mengurangi   biaya   produksi   biofuel.   Penghindaran   penanganan   awal   bersama   dengan   sakarifikasi   dan   fermentasi   secara   simultan   adalah  

    109   Vol.  2  No.  3  Th.  2013  –  Jurnal  Aplikasi  Teknologi  Pangan  

  Proses  Produksi  Bioenergi  Berbasiskan  Bioteknologi   Tabel  1.  Perbandingan  perbedaan  platform  dan  tanaman  bioenergi  

a

 

beberapa  platform  dan  tanaman  dibandingkan  sintesis  dalam  mengintegrasikan  informasi  dari  berbagai  penelitian  

dua  faktor  penting  dalam  mengurangi  biaya  produksi  etanol   lignoselulosa.       Biodiesel   Biodiesel   merupakan   biofuel   yang   membutuhkan   teknologi   pengolahan   yang   jauh   lebih   sederhana   dibandingkan   etanol.   Biodiesel   adalah   campuran   solar   dengan   minyak   dari   biji   tanaman,   alga   atau   sumber   hayati   lainnya   seperti   penyumbangan   hewan   yang   telah   ditransesterifikasi   untuk   menghilangkan   gliserol.   Berbagai   spesies  tanaman  untuk  produksi  biodiesel  termasuk  kedelai,   rapeseed   dan   kanola,   bunga   matahari,   dan   kelapa   sawit.   Setelah   minyak   diekstrak   dari   bagian   tanaman   tersebut,   selanjutnya   ditransesterifikasi   sehingga   diperoleh   metil   biodiesel   atau   etil   ester   (Gambar   1c).   Pilihan   potensial   lain   untuk   biodiesel   termasuk   menggunakan   produk   terpenoid   dari   spesies   Copaifera   sebagai   biodiesel   secara   langsung.   Atau,  rekayasa  tanaman  jalur  terpenoid  untuk  menghasilkan   sejumlah   besar   seskuiterpen   dan   diterpenes.   Sebagai   alternatif   sebagai   bahan   bakar   diesel,   biodiesel   sudah   memiliki   bagian   dalam   transportasi   saat   ini,   sistem   bahan   bakar   dan   secara   luas   digunakan,   tetapi   produksi   relatif   rendah.   Sumber   dan   bentuk   biodiesel   sangat   beragam,   dan   itu   penting   untuk   mempertimbangkan   lingkungan   dan   faktor-­‐faktor   ekonomi   yang   berlaku   dalam   produksi   yang   berbeda   dari   jenis   biodiesel   (Ma,   F.R.   and   Hanna,   M.A.   1999).   Misalnya,   bahan   baku   yang   beragam   seperti   kedelai   dan   limbah   minyak   goreng.   Pengolahannya   relatif   sederhana,  produksi  luas,  tetapi  kualitias  bervariasi.     Biogas   Sebuah  pilihan  modern  yang  ketiga  untuk  bioenergi   adalah   biogas   dari   berbagai   limbah   organik   termasuk   tanaman   jerami   melalui   gasifikasi   (Gambar   1d).   biogas   termasuk  metana,  hidrogen,  dan  karbon  monoksida.  Saat  ini,   gasifikasi   menggunakan   teknologi   dengan   rendahnya   keseimbangan   energi   bersih   dan   kegunaannya   karena   mungkin   terbatas   (Bo¨rjesson,   P.   and   Berglund,   M.   2007).  

Selain   biogas   tradisional,   produksi   hidrogen   dengan   ganggang  hijau  dan  mikroba  telah  diusulkan  sebagai  potensi   sumber   untuk   biofuel   generasi   ketiga   (Sims,   R.E.H.,   et   al.   2006).   Tidak   seperti   produksi   hidrogen   dari   sumber   biomassa   lainya,   produksi   hidrogen   berbasis   alga   menggunakan   air   secara   biologi-­‐reaksi   pemisahan   dimana   hidrogenase   menggunakan   rantai   transport   elektron   fotosintesis   untuk   mereduksi   proton   produksi   hidrogen.   Rekayasa   hidrogenase   meningkatkan   toleransi   oksigen   dan   sistem   biologi   meneliti   gen   dan   jalur   yang   terlibat   dalam   produksi   hidrogen   untuk   mewujudkan   potensi   platform   ini   (Ghirardi,  M.L.  et  al.,  2007).     Tanaman  Bioteknologi  Untuk  Solusi  Bioenergi   Novel   memungkinkan   bioteknologi   sangat   penting   untuk   mengurangi   biaya   produksi   bioenergi,   khususnya   lignoselulosa   etanol.   Isu-­‐isu   utama   termasuk   domestifikasi   yang   cepat,   mengatasi   perlawanan,   kerusakan   efisiensi   selulosa,   dan   meningkatkan   produksi   biomassa   dan   lipid   untuk  etanol  dan  biodiesel  (Himmel,  M.E.  2007).     Modifikasi  Biosintesis  Lignin   Lignin   mungkin   molekul   paling   penting   yang   membutuhkan   modifikasi   untuk   bahan   baku   lignoselulosa.   Adanya   penetapan   bahwa   pengurangan   biosintesis   lignin   dapat   menyebabkan   perlawanan   yang   lebih   rendah   dan   efisiensi   sakarifikasi   tinggi   (Boerjan,   W.   2005).   Penelitian   terbaru   telah   menunjukkan   dua   aspek   penting   untuk   modifikasi  lignin.  Pertama,  kadar  dan  komposisi  lignin  adalah   penting.   Meskipun   proses   kodependen   dalam   efisiennya   proses   terhadap   fraksionasi   lignin,   lebih   seragam   struktur   lignin   mungkin   memfasilitasi   sel   lebih   efisien-­‐degradasi   dinding   untuk   produksi   bahan   bakar.   Kedua,   penanganan   awal  biomassa  mungkin  perlu  diberikan  jka  kadar  lignin  jauh   dari   ambang   batas   kritis   sehingga   akan   meningkatkan   sakarifikasi   enzimatik   secara   hilir   dan   langkah-­‐langkah   fermentasi   untuk   meningkatkan   efisiensi.   Oleh   karena   itu,   switchgrass,  miskantus  atau  poplar  dengan  modifikasi  lignin  

    110   Vol.  2  No.  3  Th.  2013  –  Jurnal  Aplikasi  Teknologi  Pangan  

  Proses  Produksi  Bioenergi  Berbasiskan  Bioteknologi   mampu   meningkatkan   efisiensi   konversi   biomassa   menjadi   (1999).  Bioteknologi  bisa  melakukan  perbaikan  secara  cepat   gula   terfermentasi   (Chen,   F.   and   Dixon,   R.A.   2007).   pada   bahan   baku   bioenergi   menggunakan   perbaikan   Biosintesis   lignin   dalam   spesies   monokotil   harus   dipelajari   genomik.  Misalnya,  jalur  gen  GA  seperti  Dgai  (giberalat  acid-­‐ lebih   lanjut   sehingga   dapat   memodifikasi   biosintesis   lignin   insentive)   dapat   dimasukkan   ke   switchgrass   tanaman   kerdil   secara  cerdas  sebagai  bahan  baku  rumput  abadi.   dimana   menghasilkan   tanaman   dengan   peningkatan     biomassa   tahunan   yang   lebih   mudah   panen   (Peng,   J.   et   al.   Rekayasa  Metabolik   1997).   Selain   itu,   pengkerdilan   mungkin   juga   membantu   Rekayasa   metabolik   akan   memainkan   peran   untuk  mengubah  isi  lignin  dari  biomassa  secara  keseluruhan.   penting   dalam   meningkatkan   produksi   biodiesel,   biomassa,   Pengkerdilan   berikut   alokasi   biomassa   harus   bergeser   ke   dan   gula.   Masa   depan   biodiesel   bergantung   pada   rekayasa   daun.   Daun   switchgrass   telah   terbukti   mengandung   proporsi   metabolik   untuk   meningkatkan   kandungan   minyak   dan   lignin   yang   rendah   dibandingkan   batang   (Jung,   H.J.G.   and   komposisi   dalam   biji   (Ma,   F.R.   and   Hanna,   M.A.   1999,   Vogel,   K.P.   1992).   Pengkerdilan   meningkatkan   kandungan   Chapman,   K.D.   et   al.   2001,   Thelen,   J.J.   and   Ohlrogge,   J.B.   selulosa   yang   dibutuhkan   sebagai   pakan   atau   sakarifikasi   2002,  Vigeolas,  H.  et  al.  2007,  Wu,  G.  et  al.  2005)    [25,31-­‐34].   dan   fermentasi   untuk   produksi   etanol.   Salah   satu   tujuan   Sebelumnya,   penelitian   biji   minyak   mempunyai   fokusan   utama   dari   domestikasi   poplar   adalah   untuk   menghasilkan   terutama   perubahan   profil   asam   lemak,   untuk   tujuan   gizi   pohon   kerdil-­‐jalur   yang   dikendalikan   oleh   auksin,   GA,   dan   (Thelen,   J.J.   and   Ohlrogge,   J.B.   2002,   Wu,   G.   et   al.   2005).   brasinosteroid   yang   secara   potensial   digunakan   untuk   Upaya  terbaru  juga  menyebabkan  peningkatan  produksi  lipid   mencapai   tujuan   tersebut(Peng,   J.   et   al.   1999,   Sasaki,   A.   et   melalui  ekspresi  induksi  gen  utama  eksogen  biosintesis  lipid   al.  2002,  Sakamoto,  T.  et  al.  2006,  Morinaka,  Y.  et  al.  2006,   (Vigeolas,   H.   et   al.   2007   ).   Rekayasa   metabolik   dapat   juga   Peng,  J.  et  al.  1999)       membantu  produksi  gula  dan  tepung  untuk  produksi  etanol   Kedua,   perkembangan   pemrograman   kebutuhan   menggunakan  platform  saat  ini  (Wu,G.  and  Birch,  R.G.  2007).   bahan   baku   harus   diubah   untuk   meningkatkan   produksi   Contohnya,   penelitian   sebelumnya   telah   mengindikasikan   biomassa.   Contohnya,   menunda   timbulnya   bunga   yang   telah   bahwa   ekspresi   yang   berlebihan   dari   sebuah   isomerasi   dilaporkan   bahwa   akan   mengakibatkan   peningkatan   bakteri   sukrosa   dalam   vakuola   menjadikan   yield   sukrosa   2x   biomassa   (Salehi,   H.   et   al.   2005).   Ketiga,   produksi   biomassa   lipat   pada   tebu   (Wu,G.   and   Birch,   R.G.   2007).   Rekayasa   dapat   juga   ditingkatkan   oleh   modifikasi   genetik   dinding   sel   metabolik   akan   menjadi   penting   dalam   meningkatan   bahan   biosintesis   dan   modifikasi   enzim.   Berlebihnya   sintesis   bakar   bioproduk   dan   kemajuan   bioproduk   bisa   paling   besar   selulosa   pada   poplar   menyebabkan   lebih   tingginya   jangka   waktu   keuntungannya   yang   saat   ini   menghentikan   biosintesis  lignoselulosa  biomassa    (Shoseyov,  O.  et  al.  2003   penelitian   biofuel.   Meskipun   ada   kemungkinan   bahwa   ).   Secara   keseluruhan,   produksi   biomassa   dapat   lebih   beberapa   alternatif,   non-­‐berbasiskan   bio,   bahan   bakar   meningkat   dengan   rekayasa   gen   hormon   respon   pada   akhirnya   dapat   menggantikan   minyak,   plastik,   dan   tanaman  atau  gen  yang  terlibat  dalam  proses  perkembangan   bioproduk   lainnya   dimana   membutuhkan   bahan   baku   baru   (Peng,  J.  et  al.  1999  dalam  Peng,  J.  et  al.1997,  Sasaki,  A.  et  al.   karena   ketiadaan   bahan   baku   minyak   bumi.   Secara   2002,   Sakamoto,   T.   et   al.   2006,   Morinaka,   Y.   et   al.   2006,   keseluruhan,   bioteknologi   tanaman   akan   berperan   penting   Peng,   J.   et   al.   1999,   Salehi,   H.   et   al.   2005,   Sakamoto,   T.   et   al.   pada   generasi   selanjutnya   opsi   bioenergi   untuk   2003,  Dodd,  A.N.  et  al.  2005)  .   memproduksi   bahan   baku   lignoselulosa   dengan   yield   yang     tinggi,  efisiensi  penggunaan  air  yang  lebih  baik,  peningkatan   Kemandulan  dan  Biokontaminan   energi   bersih   semakin   lebih   besar,   perlawanan   yang   lebih   Kemandulan  adalah  fitur  lain  yang  diinginkan  untuk   rendah,   peningkatan   toleransi   tekanan   abiotik,   dan   pengembangan   bahan   baku   dalam   mencegah   transgen   meningkatkan   manfaat   ekologi   seperti   fiksasi   karbon   yang   genetik   pemodifikasian   bahan   baku   (Stewart,   C.N.   2007).   lebih  baik,  dan  koservasi  air  dan  tanah.   Induksi   kemandulan   adalah   salah   satu   pendekatan   untuk     membatasi   aliran   transgen.   Kemandulan   dapat   diinduksi   Peningkatan  Produksi  Biomassa  dan  Yield   pada  tanaman  dengan  menghancurkan  ekspresi  gen  penting   Pentingnya   mengubah   pertumbuhan   dan   pada  perkembangan  polen  atau  serbuk  sari,  pembungkaman   perkembangan   tanaman   untuk   meningkatkan   produksi   khusus  metabolik  gen  utama  (Ariizumi,  T.  et  al.  2004,  Li,  S.F.   biomassa   untuk   bioenergi   tidak   dapat   terlalu   ditekankan.   et   al.   2007,   Khan,   M.S.   2005).   Pendekatan   lainnya   adalah   Mengingat   bahwa   lignoselulosa   biomassa   calon   tanaman   mencegah   aliran   eksisi   transgen   serbuk   sari   melalui   serbuk   relatif   tidak   domestik,   kemajuan   pesat   harus   dicapai.   sari  aktivitas  rekombinasi  spesifik  (Mlynarova,  L.  et  al.  2006,   Pertama,   mekanisme   molekular   pengendalian   arsitektur   Luo,  K.  et  al.  2007).  Sebagian  besar  tanaman  bioenergi  yang   molekul  tanaman  harus  dipahami  dengan  baik.  Pengetahuan   diusulkan  tersebut  seperti  switchgrass  memiliki  kerabat  liar,   saat   ini,   lahan   dapat   diterjemahkan   ke   dalam   dan   aliran   transgen   dijadikan   isu   utama   yang   membatasi   pengembangan   bahan   baku   bioenergi   seperti   fitur   arsitektur   aplikasi   rekayasa   genetik   setiap   spesies.   Pencegahan   aliran   yang   diinginkan   seperti   bertubuh   kerdil   dan   daun   tegak.   transgen   adalah   isu   penting   bagi   peningkatan   bahan   baku   Telah   terbukti   bahwa   fitur   tersebut   dapat   dicapai   dengan   melalui  modifikasi  genetik.         memodifikasi   biosintesis   atau   sinyal   transduksi   utnuk     hormon   utama   pertumbuhan   tanaman   termasuk   GA   KESIMPULAN   (giberelat   acid),   IAA   (indole-­‐3-­‐acetic   acid),   dan   Uraian   yang   telah   dipaparkan   dapat   disimpulkan   brasinosteroid   (Peng,   J.   et   al.   1999     dalam   Peng,   J.   et   al.   bahwa   masa   depan   bioenergi   bergantung   pada   terobosan       111   Vol.  2  No.  3  Th.  2013  –  Jurnal  Aplikasi  Teknologi  Pangan  

  Proses  Produksi  Bioenergi  Berbasiskan  Bioteknologi   teknologi.   Namun,   pentingnya   penelitian   dasar   pada   jalur   De   Oliveira,   M.E.D.   et   al.   2005.   Ethanol   as   fuels   :   energy,   dan   gen   yang   terlibat   dalam   biosintesis   dinding   sel,   carbon   dioxide   balances,   and   ecological   footprint.   perkembangan   tanaman,   produksi   metabolit   tidak   boleh   Bioscience  55.  pp  :  593–602.   diabaikan.   Teknik   mempelajari   gen,   protein,   dan   metabolit   Sims,   R.E.H.   et   al.   2006.   Energy   crops   :   current   status   and   dari   yang   berbeda   di   berbagai   tahapan   perkembangan   future   prospects.   Glob.   Change   Biol.   12.   pp   :   2054– dalam  mengkorelasikan  fitur  dan  struktur  dinding  sel  dengan   2076.   gen.  Hal  ini  akan  membawa  penemuan  gen  lebih  lanjut  dan   Smeets,  E.M.W.  and  Faaij,  A.P.C.  2007.  Bioenergy  potentials   perbaikan  bahan  baku  berbasis  bioteknologi.   from  forestry  in  2050  –  an  assessment  of  the  drivers   Kedepannya,   bioenergi   tidak,   dan   bisa   tidak,   that   determine   the   potentials.   Clim   Change   81.   pp   :   terbatas  pada  tanaman  lebih  tinggi,  meskipun  tanaman  lebih   353–390.   tinggi   cenderung   menyediakan   bahan   baku   paling   penting   Monti,   A.   et   al.   2007.   A   full   economic   analysis   of   switchgrass   untuk   pertama   dan   generasi   kedua   biofuel.   Penelitian   under   different   scenarios   in   Italy   estimated   by   BEE   mikroba   telah   mempunyai   kapasitas   merombak   dinding   sel   model.  Biomass.  Bioen.  31.  pp  :  177–185.   tanaman  dan  juga  penting  komponennya  sebagai  penelitian   Somleva,   M.N.   2006.   Switchgrass   (Panicum   virgatum   L.).   bioenergi.   Selain   itu,   alga   harus   dipertimbangkan   sebagai   Methods  Mol.  Biol.  344.  pp  :  65–73.   pilihan   bahan   baku   yang   berpotensial   jika   teknologi   lebih   Sanderson,   M.A.   et   al.   2006.   Switchgrass   as   a   biofuels   matang   sehingga   terciptanya   terobosan   rekayasa.   Secara   feedstock  in  the  USA.  Can.  J.  Plant  Sci.  86.  pp  :  1315– keseluruhan,   penelitian   bioenergi   muncul   sebagai   bidang   1325.   dengan   penuh   kesempatan   untuk   membentuk   kembali   Boerjan,   W.   2005.   Biotechnology   and   the   domestication   of   pasokan  energi  masyarakat  di  dunia.   forest  trees.  Curr.  Opin.  Biotechnol.  16.  pp  :  159–166.     Tilman,   D.   et   al.   2006.   Carbon-­‐negative   biofuels   from   low-­‐ DAFTAR  PUSTAKA   input   high   diversity   grassland   biomass.   Science   314.   Jones,   Carla   S;   Mayfield,   Stephen   P.   2011.   Algae   biofuels   :   pp  :  1598–1600.   versatility   for   the   future   of   bioenergy.   SciVerse   Venturi,   P.   and   Venturi,   G.   2003.   Analysis   of   energy   ScienceDirect.  Biotechnology.   comparison   for   crops   in   European   agricultural   BP   Global.   2011   BP   statistical   review   of   world   energy.   systems.  Biomass.  Bioen.  25.  pp  :  235–255.   London,  UK.  (www.bp.com).  This  publication  provides   Hill,   J.   2007.   Environmental   costs   and   benefits   of   a   comprehensive   review   of   world   energy   markets   transportation   biofuel   production   from   food-­‐   and   including   production   and   consumption   of   primary   lignocellulose-­‐based   energy   crops.   A   review.   Agron.   energy  including  fossil  fuels  and  renewable  resources.   Sustain.  Dev.  27.  pp  :  1–12.   FAO.   Report   of   the   high-­‐level   conference   on   world   food   Agrawal,   R.   et   al.   2007.   Sustainable   fuel   for   the   security   :   the   challenges   of   climate   change   and   transportation   sector.   Proc.   Natl.   Acad.   Sci.   U.   S.   A.   bioenergy.   Rome   :   FAO   Headquarters,   104.  pp  :  4828–4833.   http://www.fao.org/foodclimate/   Wu,   X.   et   al.   2007.   Factors   impacting   ethanol   production   conference/doclist/en/?no_cache¼1;   3-­‐5   June   2008   from   grain   sorghum   in   the   dry-­‐grind   process.   Cereal   [accessed  26.3.10].   Chem.  84.  pp  :  130–136.   Ruane,   John;   Sonnino,   Andrea,   dan   Agostini,   Astrid.   2010.   Wu,   M.   et   al.   2006.   Energy   and   emission   benefits   of   Bioenergy   and   the   potential   contribution   of   alternative   transportation   liquid   fuels   derived   from   agricultural   biotechnologies   in   developing   countries.   switchgrass:   a   fuel   life   cycle   assessment.   Biotechnol.   ScienceDirect.  Biomass  &  Bioenergy.     Prog.  22.  pp  :  1012–1024.   FAO.  Opportunities  and  challenges  of  biofuel  production  for   Zabek,  L.M.  and  Prescott,  C.E.  2006.  Biomass  equations  and   food   security   and   the   environment   in   Latin   America   carbon   content   of   aboveground   leafless   biomass   of   th and   the   Caribbean.   Document   prepared   for   the   30   hybrid   poplar   in   coastal   British   Columbia.   For.   Ecol.   Session   of   the   FAO   Regional   Conference   for   Latin   Manage.  223.  pp  :  291–302.   America   and   the   Caribbean,   held   in   Brasilia,   Brazil;   Ragauskas,  A.J.  et  al.  2006.  The  path  forward  for  biofuels  and   14-­‐18   April   2008.   Available   from:   biomaterials.  Science  311.  pp  :  484–489.   http://www.fao.org/Unfao/Bodies/RegConferences/L Ma,   F.R.   and   Hanna,   M.A.   1999.   Biodiesel   production:   a   arc30/Index_en.htm  [accessed  26.3.10].   review.  Biores.  Tech.  70.  pp  :  1–15.   GBEP.   2007.   A   review   of   the   current   state   of   bioenergy   Bo¨rjesson,   P.   and   Berglund,   M.   2006.   Environmental   development   in   G8   þ   5   countries.   Global   Bioenergy   systems   analysis   of   biogas   systems–part   1:   fuel-­‐cycle   Partnership.   Available   from   :   emissions.  Biomass.  Bioen.  30.  pp  :  469–485   http://www.fao.org/docrep/010/a1348e/   Bo¨rjesson,   P.   and   Berglund,   M.   2007.   Environmental   a1348e00.htm  [accessed  26.3.10].   systems   analysis   of   biogas   systems–part   II:   the   Rass-­‐Hansen,  J.  et  al.  2007.  Bioethanol  :  fuel  or  feedstock.  J.   environmental   impact   of   replacing   various   reference   Chem.  Tech.  Biotechnol.  82.  pp  :  329–333.   systems.  Biomass.  Bioen.  31.  pp  :  326–344.   Goldemberg,   J.   2007.   Ethanol   for   a   sustainable   energy   Ghirardi,   M.L.   et   al.   2007.   Hydrogenases   and   hydrogen   future.  Science  315.  pp  :  808–810.   photoproduction   in   oxygenic   photosynthetic   Farrell,  A.E.  et  al.  2006.  Ethanol  can  contribute  to  energy  and   organisms.  Annu.  Rev.  Plant  Biol.  58.  pp  :  71–91.   environmental  goals.  Science  311.pp  :  506–508.   Himmel,   M.E.   2007.   Biomass   recalcitrance:   engineering       112   Vol.  2  No.  3  Th.  2013  –  Jurnal  Aplikasi  Teknologi  Pangan  

  Proses  Produksi  Bioenergi  Berbasiskan  Bioteknologi   plants   and   enzymes   for   biofuels   production.   Science   brassinosteroid   deficiency   increase   biomass   315.  pp  :  804–807.   production  and  grain  yield  in  rice.  Nat.  Biotechnol.  24,   Chen,  F.  and  Dixon,  R.A.  2007.  Lignin  modification  improves   105–109.   fermentable  sugar  yields  for  biofuel  production.  Nat.   Morinaka,  Y.  et  al.  2006.  Morphological  alteration  caused  by   Biotechnol.  25.  pp  :  759–761.   brassinosteroid   insensitivity   increases   the   biomass   Chapman,   K.D.   et   al.   2001.   Transgenic   cotton   plants   with   and   grain   production   of   rice.   Plant   Physiol.   141.   pp   :   increased   seed   oleic   acid   content.   J.   Am.   Oil   Chem.   924–931.   Soc.  78.  pp  :  941–947.   Salehi,   H.   et   al.   2005.   Delay   in   flowering   and   increase   in   Thelen,   J.J.   and   Ohlrogge,   J.B.   2002.   Metabolic   engineering   biomass   of   transgenic   tobacco   expressing   the   of   fatty   acid   biosynthesis   in   plants.   Metab.   Engin.   4.   Arabidopsis  floral  repressor  gene  FLOWERING  LOCUS   pp  :  12–21.   C.  J.  Plant  Physiol.  162.  pp  :  711–717.   Vigeolas,   H.   et   al.   2007.   Increasing   seed   oil   content   in   oil-­‐ Shoseyov,   O.   et   al.   2003.   Modulation   of   wood   fibers   and   seed   rape   (Brassica   napus   L)   by   over-­‐expression   of   a   paper  by  cellulose-­‐binding  domains.  In  Application  of   yeast  glycerol-­‐3-­‐phosphate  dehydrogenase  under  the   Enzymes   to   Lignocellulosics.   ACS   Symposium   Series   control  of  a  seed-­‐specific  promoter.  Plant  Biotechnol.   855  (Mansfield,  S.D.  and  Saddler,  J.N.,  eds).  pp  :  116– J.  5.  pp  :  431–441.   131.  American  Chemical  Society   Wu,   G.   et   al.   2005.   Stepwise   engineering   to   produce   high   Sakamoto,   T.   et   al.   2003.   Genetic   manipulation   of   yields   of   very   long-­‐chain   polyunsaturated   fatty   acids   gibberellins   metabolism   in   transgenic   rice.   Nat.   in  plants.  Nat.  Biotechnol.  23.  pp  :  1013–1017.   Biotechnol.  21.  pp  :  909–913.   Wu,G.   and   Birch,   R.G.   2007.   Doubled   sugar   content   in   Dodd,   A.N.   et   al.   2005.   Plant   circadian   clocks   increase   sugarcane   plants   modified   to   produce   a   sucrose   photosynthesis,   growth,   survival,   and   competitive   isomer.  Plant  Biotechnol.  J.  5.  pp  :  109–117.   advantage.  Science  309.  pp  :  630–633.   Peng,   J.   et   al.   1999.   “Green   revolution”   genes   encode   Stewart,   C.N.   2007.   Biofuels   and   biocontainment.   Nat.   mutant  gibberellin  response  modulators.  Nature  400.   Biotechnol.  25.  pp  :  283–284.   pp  :  256–261.   Ariizumi,   T.   et   al.   2004.   Disruption   of   the   novel   plant   protein   Peng,   J.   et   al.   1999.   Overexpression   of   DWARF4   in   the   NEF1  affects  lipid  accumulation  in  the  plastids  of  the   brassinosteroid   biosynthetic   pathway   results   in   tapetum   and   exine   formation   of   pollen,   resulting   in   increased   vegetative   growth   and   seed   yield   in   male  sterility  in  Arabidopsis  thaliana.  Plant  J.  39.  pp  :   Arabidopsis.  Plant  J.  26.  pp  :  573–582.   170–181.   Peng,   J.   et   al.   1997.   The   Arabidopsis   GAI   gene   defines   a   Li,   S.F.   et   al.   2007.   Suppression   and   restoration   of   male   signaling   pathway   that   negatively   regulates   fertility  using  a  transcription  factor.  Plant  Biotechnol.   gibberellin   responses.   Genes   Dev.   11.   pp   :   3194– J.  5.  pp  :  297–312.   3205.   Khan,   M.S.   2005.   Plant   biology–engineered   male   sterility.   Jung,   H.J.G.   and  Vogel,  K.P.  1992.  Lignification  of  switchgrass   Nature  436.  pp  :  783–785.   (Panicum   virgatum)   and   big   bluestem   (Andropogon   Mlynarova,   L.   et   al.   2006.   Directed   microspore-­‐specific   gerardii)   plant   parts   during   maturation   and   its   effect   recombination  of  transgenic  alleles  to  prevent  pollen-­‐ on   fiber   degradability.   J.   Sci.   Food   Agric.   59.   pp   :   169– mediated   transmission   of   transgenes.   Plant   176.   Biotechnol.  J.  4.  pp  :  445–452.   Sasaki,   A.   et   al.   2002.   Green   revolution:   a   mutant   Luo,   K.   et   al.   2007.   “GM-­‐gene-­‐deletor”:   fused   loxP-­‐FRT   gibberellinsynthesis   gene   in   rice   –   new   insight   into   recognition   sequences   dramatically   improve   the   the   rice   variant   that   helped   to   avert   famine   over   efficiency   of   FLP   or   CRE   recombinase   on   transgene   thirty  years  ago.  Nature  416.  pp  :  701–702.   excision  from  pollen  and  seed  of  tobacco  plants.  Plant   Sakamoto,   T.   et   al.   2006.   Erect   leaves   caused   by   Biotechnol.  J.  5.  pp  :  263–274.  

         

    113   Vol.  2  No.  3  Th.  2013  –  Jurnal  Aplikasi  Teknologi  Pangan