Metode Pemantauan Bioetanol Baru Dapat Meningkatkan Pendapatan Sebesar $1,6 Miliar dan Mengurangi Emisi CO2 Sebesar 2 Juta Ton

Sebuah studi baru mengungkap metode untuk meningkatkan produksi bioetanol tebu dengan mengidentifikasi jenis kontaminan yang memengaruhi efisiensi fermentasi, yang berpotensi meningkatkan pendapatan sebesar $1,6 miliar dan mengurangi emisi CO2 sebesar 2 juta ton per tahun di Brasil.

Metode baru untuk memantau kontaminasi dalam produksi bioetanol dapat meningkatkan pendapatan industri lebih dari $1,6 miliar USD dan mengurangi emisi CO2 hingga 2 juta ton.

Untuk pertama kalinya, para peneliti di Pusat Keberlanjutan Hayati Yayasan Novo Nordisk (DTU Biosustain) telah menyelidiki populasi kontaminan dari proses produksi bioetanol tebu pada resolusi tingkat galur. Studi perintis ini mengungkap bagaimana dinamika galur terlibat langsung dalam kinerja proses, yang menekankan perlunya teknik pengendalian mikroba yang lebih baik untuk meningkatkan efisiensi industri. Hasil penelitian tersebut baru-baru ini dipublikasikan di Komunikasi Alam.

Peningkatan hasil proses dan manfaat lingkungan

Bioetanol, sumber energi terbarukan yang utama, berasal dari fermentasi gula oleh ragi, terutama Bakteri Saccharomyces cerevisiaeNamun, bakteri kontaminan yang ada dalam bahan baku dapat memengaruhi efisiensi fermentasi secara signifikan. Hingga saat ini, mikroba kontaminan ini telah dikarakterisasi menggunakan metode yang belum sepenuhnya menangkap keragaman atau dampaknya.

“Penelitian kami menyediakan analisis komprehensif populasi mikroba di semua tahap proses bioetanol industri di dua pabrik biorefineri utama Brasil. Dengan menggunakan kombinasi metagenomik shotgun dan metode berbasis kultivasi, kami mengidentifikasi faktor ekologi yang memengaruhi dinamika komunitas dan efisiensi biokonversi,” kata Postdoc Felipe Lino dari DTU Biosustain. Ia menambahkan: “Penelitian ini menunjukkan bahwa galur bakteri tertentu, yang dipengaruhi oleh suhu, dapat menghambat atau meningkatkan hasil etanol. Peningkatan ini hanya dapat dicapai dengan teknik canggih yang kami gunakan.”

Temuan tersebut dapat menghasilkan peningkatan lebih dari 5% dalam hasil proses, yang berarti peningkatan pendapatan sekitar $1,6 miliar dan pengurangan emisi CO2 sekitar 2 juta ton per tahun, dengan mempertimbangkan Brasil saja.

Resolusi Tingkat Pressure: Mengungkap Dinamika Bakteri Tersembunyi

Para peneliti menemukan bahwa interaksi antara berbagai jenis berdampak signifikan terhadap hasil etanol. Setiap kali Bakteri Lactobacillus amilovorus hadir dalam konsentrasi yang lebih tinggi, hasilnya jauh lebih baik.

Profesor Morten Sommer dari DTU Biosustain menjelaskan:

“Kami telah memetakan populasi mikroba pada resolusi tingkat pressure untuk mengungkap dampak sebenarnya dari mikroba non-ragi pada kinerja fermentasi. Kami mengidentifikasi pressure spesifik dari Spesies L. fermentum menyebabkan kerusakan terbesar pada proses tersebut, sementara pressure lain bersifat netral dan bahkan harus disimpan sebagai penyangga terhadap pressure yang berbahaya. Peningkatan suhu dikaitkan dengan pertumbuhan L. fermentasi pressure yang berdampak negatif pada viabilitas ragi dan efisiensi fermentasi. Hal ini menggarisbawahi pentingnya penerapan metode resolusi lebih tinggi di masa mendatang untuk memantau komunitas mikroba.”

Membuka jalan bagi solusi pengendalian mikroba dan proses yang baru

Hasil penelitian ini dapat mengarah pada pengembangan solusi pengendalian mikroba dan proses baru yang dapat mengendalikan mikroba yang tidak diinginkan dan membuka peningkatan kinerja yang signifikan dalam produksi bioetanol. Hal ini dapat menghasilkan biofuel yang lebih hemat biaya, peningkatan efisiensi, dan pengurangan CO2 yang signifikan.₂ emisi, mendukung upaya world untuk mengurangi emisi fuel rumah kaca.

Implikasi di luar produksi bioetanol

Hasil penelitian ini khususnya relevan bagi perusahaan biofuel dan bioteknologi industri, serta kelompok penelitian yang berfokus pada perangkat bioinformatika untuk menganalisis mikrobioma pada resolusi tingkat galur. Katalog gen baru dan analisis fungsional yang dikembangkan dalam penelitian ini menawarkan sumber daya yang berharga untuk menemukan enzim dan sifat metabolik baru untuk galur industri yang kuat. Selain itu, wawasan ini dapat diterapkan pada penelitian metagenomik lainnya, seperti dinamika mikrobioma usus, mikrobioma tanah dan tanaman.

Referensi: “Dinamika pressure bakteri yang mencemari memodulasi hasil biorefineri etanol” oleh Felipe Senne de Oliveira Lino, Shilpa Garg, Simone S. Li, Maria-Anna Misiakou, Kang Kang, Bruno Labate Vale da Costa, Tobias Svend-Aage Beyer-Pedersen, Thamiris Guerra Giacon, Thiago Olitta Basso, Gianni Panagiotou dan Morten Otto Alexander Sommer, 22 Juni 2024, Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038/s41467-024-49683-2