Bioteknologi 101: Komposisi Kayu dalam Persepektif Bioteknologi dan Dinamika Pre-Treatmentnya

Struktur Lignin (Sumber : bioekonomie-bw.de)

Lignin adalah kelas polimer  organik  yang sangat kompleks yang membentuk bahan struktur utama dalam jaringan pendukung bagi tanaman. Pada tanaman kayu, kandungan lignin cukup tinggi. Lignin memberikan kekakuan pada tanaman dan membuat tanaman tidak mudah busuk. 

Jadi, semakin kuat bagian tumbuhan, seperti kayu, semakin banyak kandungan ligninnya juga. Bahan dari polimer lignin juga heterogen, tapi dalam satu jenis senyawa fenolic. Senyawa fenolic berarti senyawa itu terdiri dari satu atau lebih gugus hidroksil yang terikat langsung dengan gugus hidrokarbon aromatik.

3 jenis utama lignol (bahan dasar lignin) diantaranya 4-hydroxy-3-methoxyphenyl propanol (paling umum di tumbuhan conifers), 4-hydroxyphenyl-propane, dan 3,5,-dimethoxy-4-hydroxyphenyl propane (paling umum di kayu keras). Lignin ini kaya akan substat aromatik, relatif hidrofobik, dan sulit untuk ditentukan degree of polymerization-nya disebabkan heterogenitas komponennya.

Ada juga polimer yang bernama lignoselulosa. Ini adalah sejumlah selulosa yang berikatan dengan lignin dan hemiselulosa membentuk ikatan yang rapat sehingga menjadi material yang insoluble. 

Walau ketiga polimer memiliki kandungan gula yang tinggi, pada kenyataannya di pabrik, yang diinginkan oleh pihak industri hanya selulosa saja. Karena pada dasarnya selulosa memiliki selulase sebagai enzim hidrolisis. Sedangkan, lignin dan hemiselulosa tidak ada.

2 polimer yang terdapat di lignoselulosa juga akan mengganggu akses enzim hidrolisis ke struktur selulosa. Maka, untuk memperoleh monosakarida dari selulosa secara maksimal, berbagai pre-treatment pun dibutuhkan.

Apa aja sih yang menghambat Lignoselulase untuk diaplikasikan sebagai Biomassa?

1. Kristalinitas Selulosa (Sederhananya selulosa di lignoselulosa lebih cenderung berkristal, dapat diatasi dengan mechanical treatment seperti milling agar bentuknya jadi lebih sederhana).

2. Ukuran partikel (Dapat diatasi dengan milling juga agar menjadi lebih kecil).

3. Keberadaan Lignin, hemiselulosa, dan protein (Dapat dipisah dengan alkalyn pre-treatment).

Skema Tahap Pre-Treatment Pada Green Biomass Seperti Kayu

 

Diagram Pre-Treatment untuk Green Biomass

Keterangan