Electronic Theses and Dissertation

Meningkatnya kebutuhan akan sumber energi yang berkelanjutan mendorong
pemanfaatan biomassa lignoselulosa yang berasal dari limbah kelapa sawit, khususnya
pelepah dan tandan kosong kelapa sawit (TKKS), sebagai bahan baku bioetanol generasi
kedua. Kedua jenis limbah tersebut memiliki kandungan selulosa dan hemiselulosa yang
cukup tinggi sehingga berpotensi untuk dikonversi menjadi bioetanol. Namun, tingginya
kandungan lignin dalam biomassa menjadi kendala utama karena dapat menghambat akses
enzim selulase terhadap selulosa, sehingga proses hidrolisis dan fermentasi tidak
berlangsung secara optimal. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, diperlukan proses
pretreatment yang bertujuan mengurangi kandungan lignin dan membuka struktur biomassa
agar lebih mudah didegradasi. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi efektivitas
pretreatment enzimatis menggunakan enzim lignolitik, yaitu laccase, mangan peroksidase
(MnP), dan lignin peroksidase (LiP), dalam meningkatkan ketersediaan selulosa melalui
degradasi lignin pada campuran pelepah dan TKKS. Selain itu, penelitian ini juga
menganalisis variasi konsentrasi enzim terhadap kadar gula yang dihasilkan pada tahap
sakarifikasi serta produksi bioetanol melalui proses fermentasi menggunakan
Saccharomyces cerevisiae.
Campuran pelepah dan tandan kosong kelapa sawit dengan rasio 1:1 digunakan
sebagai bahan baku yang dipersiapkan melalui proses pencucian, pengeringan, dan
pengecilan ukuran hingga 40 mesh. Tahap pretreatment dilakukan secara enzimatis
menggunakan buffer asetat sesuai kondisi optimum masing-masing enzim lignolitik pada
variasi konsentrasi 0,5; 1; dan 1,5 gr atau mL. Biomassa selanjutnya disakarifikasi
menggunakan enzim selulase pada suhu 50°C selama 48 jam dengan pengambilan sampel
pada jam ke-0, 2, 4, 8, 12, 24, 30, 36, dan 48. Filtrat hasil sakarifikasi kemudian difermentasi
menggunakan Saccharomyces cerevisiae selama 48 jam. Parameter yang dianalisis meliputi
kandungan lignin, selulosa, hemiselulosa, kadar gula, kadar bioetanol, dan pH fermentasi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pretreatment enzimatis mampu menurunkan
kandungan lignin dan meningkatkan fraksi selulosa secara efektif. Perlakuan terbaik
diperoleh pada penggunaan LiP 1,5 mL dengan kadar lignin terendah sebesar 8,67% dan
kandungan selulosa tertinggi sebesar 60,67%. Perlakuan tersebut juga menghasilkan kadar
gula maksimum sebesar 108 mg/dL pada jam ke-36 serta kadar bioetanol tertinggi sebesar
5,5% setelah fermentasi selama 48 jam. Hasil tersebut lebih tinggi dibandingkan MnP
sebesar 5,3% dan laccase sebesar 5,0%. Selama fermentasi, pH mengalami penurunan dari
kisaran 5,2–5,5 menjadi 4,1–4,5, tetapi masih berada pada kondisi optimum untuk
mendukung aktivitas S. cerevisiae.

The increasing need for sustainable energy sources has driven the use of lignocellulosic biomass derived from oil palm waste, particularly oil palm fronds and empty fruit bunches (EFB), as raw materials for second-generation bioethanol. Both types of waste have relatively high cellulose and hemicellulose content, making them potentially suitable for conversion into bioethanol. However, the high lignin content in biomass is a major obstacle because it can inhibit the access of cellulase enzymes to cellulose, preventing optimal hydrolysis and fermentation processes. To address this issue, a pretreatment process is needed to reduce lignin content and open up the biomass structure for easier degradation. This study aims to evaluate the effectiveness of enzymatic pretreatment using lignolytic enzymes, namely laccase, manganese peroxidase (MnP), and lignin peroxidase (LiP), in increasing cellulose availability through lignin degradation in a mixture of fronds and EFB. Furthermore, this study also analyzed the effect of enzyme concentration variations on the sugar content produced during the saccharification stage and bioethanol production through fermentation using Saccharomyces cerevisiae. A mixture of oil palm fronds and empty fruit bunches (EFB) in a 1:1 ratio was used as the raw material, prepared through washing, drying, and size reduction to 40 mesh. Enzymatic pretreatment was performed using acetate buffer according to the optimum conditions for each lignolytic enzyme at various concentrations of 0.5, 1, and 1.5 g/mL. The biomass was then saccharified using cellulase enzymes at 50°C for 48 hours, with samples taken at 0, 2, 4, 8, 12, 24, 30, 36, and 48 hours. The filtrate was then fermented using Saccharomyces cerevisiae for 48 hours. The parameters analyzed included lignin, cellulose, hemicellulose, sugar content, bioethanol content, and fermentation pH. The results showed that enzymatic pretreatment effectively reduced lignin content and increased cellulose fraction. The best treatment was obtained using 1.5 mL of LiP, with the lowest lignin content of 8.67% and the highest cellulose content of 60.67%. This treatment also produced a maximum sugar content of 108 mg/dL at 36 hours and a maximum bioethanol content of 5.5% after 48 hours of fermentation. These results were higher than those obtained with MnP (5.3%) and laccase (5.0%). During fermentation, the pH decreased from 5.2–5.5 to 4.1–4.5, but remained at the optimum level to support S. cerevisiae activity.