Limbah yang dihasilkan PKS termasuk kategori limbah berat dengan
kuantitas yang tinggi, kadar air 95%, padatan terlarut/tersuspensi 4.5%
serta sisa minyak dan lemak emulsi 0.5-1%. Pada padatan terlarut,
terdapat komposisi zat nutriennya sbb : bahan kering 94%, protein
13.25%, lemak 13%, serat 16%, kalsium 0.3%, phospor 0.19% (USU, 2008).
Pengolahan limbah pabrik kelapa sawit tersebut dapat dilakukan melalui
perombakan dengan menggunakan mikroba yang mempunyai fungsi spesifik dan
saling membantu (mutualistik) dan saling sinergi. Mikroba tersebut
merupakan campuran bakteri dan khamir/yeast. Mikroba yang digunakan
harus mempunyai fungsi penghasil enzim yang dapat merombak protein,
lemak serta serat kasar. Serat kasar dari limbak PKS terdiri dari lignin
dan selulosa.
BAKTERI YANG TERDAPAT DALAM PRODUK :
1. Enterococcus faecium
2. Pediococcus pentosaceous
3. Leuconostoc mesenteroides
4. Bacillus subtilis
Bakteri no 1, 2 dan 3 termasuk dalam golongan bakteri asam laktat.
BAKTERI ASAM LAKTAT
Bakteri
asam laktat adalah bakteri yang melakukan penguraian glukosa atau
karbohidrat menghasilkan asam laktat yang akan menurunkan pH serta
menimbulkan rasa asam (Muchtadi, 1997). Bakteri asam laktat dapat
dibedakan atas dua kelompok yaitu homofermentatif dan heterofermentatif.
Bakteri yang tergolong homofermentatif misalnya Streptococcus,
Pediococcus, Enterococcus dan beberapa spesies Lactobacillus. Bakteri
asam laktat yang tergolong heterofermentatif misalnya Leuconostoc dan
beberapa spesies Lactobacillus (Rahman et al., 1992).
Bakteri
heterofermentatif melakukan fermentasi campuran yaitu selain
menghasilkan asam laktat, juga menghasilkan etanol, asam asetat dan CO2,
sedangkan bakteri yang bersifat homofermentatif hanya menghasilkan asam
laktat saja.
Glukosa
Gambar 1. Pathway Bakteri Asam Laktat dalam Memfermentasi Gula, Homofermentatif (A) dan Heterofermentatif (B)
Sumber : Jay (1996)
1. PEDIOCOCCUS PENTOSACEOUS
Pediococcus
merupakan bakteri fakultatif anaerobik, bakteri asam laktat
homofermentatif, thermophilik dan mampu tumbuh pada suhu tinggi sampai
650C. Pediococcus pentosaceous merupakan bakteri asidofilik yang mampu
hidup pada kisaran pH luas yaitu dari 4-8. Pediococcus pentosaceous
menghasilkan enzim proteolitik yang mampu mendegradasi protein menjadi
nitrogen.
2. ENTEROCOCCUS FAECIUM
Enterococcus
faecium merupakan bakteri fakultatif anaerobik, bakteri asaam laktat
homofermentatif. Dapat hidup pada kisaran suhu 100C – 450C, dan mampu
hidup pada pH basa. E. faecium mampu hidup lama dalam tanah. E. faecium
menghasilkan enzym selulase yang merombak serat kasar dan selulusa.
3. LEUCONOSTOC MESENTEROIDES
Leuconostoc
mesenteroides merupakan bakteri asam laktat heterofermentatif,
menghasilkan asetaldehida, diacetyl, acetoin dari fermentasi sitrat.
Menghasilkan dextran dari fermentasi sukrosa. L. mesenteroides juga
mampu menurunkan asam fitat. Leuconostoc menghasilkan dextran yang
merupakan sumber energi untuk pertumbuhan yeast/khamir.
4. BACILLUS SUBTILIS
Bacillus
subtilis merupakan bakteri yang memnpunyai enzim untuk merombak lignin,
berdasarkan kemampuannya dalam penggunaan senyawa aromatik bercincin
(aromatic ring) dan rantai samping pada lignin. Bakteri bacillus
subtilis mampu mendegradasi lignin sebesar 78% dalam perombakan secara
anaerobik. Selain itu, Bacillus subtilis juga menghasilkan enzim
proteolitik yang mampu mendegradasi protein menjadi nitrogen. Bacillus
subtilis mereduksi konsentrasi amonia dan sulfur hidrogen.
1 ATP
2 ATP
CO2
4 ATP
2 ATP
Phosphoketolase
Heksosa isomerase
2 Laktat
Laktat
Ethanol
B
A
KHAMIR
Khamir atau yeast yang terdapat dalam produk adalah :
1. Candida pelliculosa
2. Yamadazyma farinosa
3. Brettanomyces bruxellensis
Pertumbuhan yeast membutuhkan nutrisi nitrogen untuk sintesis protein, dapat menggunakan ion
amonium, urea, asam amino dan peptida.
Enzim amilase memacahkan ikatan glukosidik ( α-1,4 linkage) di amilosa dan amilopektin sehingga
pati terpecah menjadi monosakarida / gula sederhana.
Dextran yang dihasilkan dari fermentasi Leuconostoc mesenteroides akan digunakan sebagai
sumber energi untuk pertumbuhan yeast.
Untuk selanjutnya, proses yang dilakukan yeast secara aerobik (dengan adanya aerasi), dan juga
proses fermentasi oleh yeast secara anaerobik (bersama dengan bakteri yang lainnya) adalah
sebagai berikut :
Produk fermentasi dari yeast adalah seperti dituangkan pada Tabel di bawah ini
1. BRETTANOMYCES BRUXELLENSIS
Brettanomyces
bruxellensis dapat menggunakan beberapa sumber karbon, termasuk
ethanol. Khamir ini memproduksi asam asetat, ethylphenol. Dapat tumbuh
pada pH asam dan basa.
2. CANDIDA PELLICULOSA
Candida
merupakan jenis khamir yang berperanan dalam hal mineralisasi fosfat,
terutama untuk melarutkan fosfat. Kemampuan Candida melarutkan fosfat
disebabkan karena kemampuannya melakukan fermentasi glukosa menjadi
beberapa asam organik seperti asam laktat, asam sitrat, dan glukonat.
Akibat pembentukan asam organik tersebut terjadi penurunan pH medium dan
penurunan pH ini menyebabkan kestabilan kelarutan CA3(PO4)2, berubah di
dalam air yaitu lebih kepada pembentukan orthophosphat.
Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
CO2 + H2O ----- HCO3- + H-
Ca3(PO4)2 + 6 HCO3- ---- 3 Ca (HCO3)2 + 2 PO43-
Candida
menghasilkan enzim PMEase yaitu enzim yang berperanan dalam proses
ikatan ester fosfat pada fosfat organik. Oleh karenanya Candida
merupakan marga khamir yang memegang peranan penting dalam siklus hara P
di dalam tanah.
Candida menghasilkan enzym proteinase yang
mengkatalisis hidrolisis ikatan peptida (CO_NH) dari protein. Candida
juga menghasilkan enzym lipase, yang menghidrolisis ikatan ester pada
lapisan interfase cairan lemak untuk menghasilkan asam lemak bebas
seperti monoasilgliserol dan gliserol.
3. YAMADAZYMA FARINOSA
Yamadyzima
farinosa merupakan khamir yang baik yang umumnya ditemukan pada produk
makanan/minuman fermentasi, terutama minuman beralkohol seperti anggur,
bir dan tape. Yamadazyma farinosa menghasilkan enzim β-glukosidase dan
arabinosidase, yang mampu menghasilkan alkohol, dalam jumlah yang
tinggi. Yamadazyma farinosa juga menghasilkan enzim amilase. Amilase
merupakan enzim yang mampu memecah molekul pati dan glikogen sehingga
banyak digunakan dalam berbagai industri seperti industri tekstil,
detergen dan gula cair non tebu.
MEKANISME KERJA MIKROBA (BAKTERI DAN YEAST) DALAM MEROMBAK SUBSTRAT LIMBAH KELAPA SAWIT.
Limbah
cair kelapa sawit yang mempunyai komposisi kadar air 95%, padatan
terlarut/tersuspensi 4.5% serta sisa minyak dan lemak emulsi 0.5-1%.
Pada padatan terlarut, terdapat komposisi zat nutriennya sbb : bahan
kering 94%, protein 13.25%, lemak 13%, serat 16%, kalsium 0.3%, phospor
0.19%.
Pada tahapan awal secara anaerobik yang selanjutnya diikuti
dengan proses aerobik (dengan aerasi , bakteri serta yeast dalam produk
akan melakukan perombakan sebagai berikut :
1. Minyak/lemak emulsi akan dirombak oleh Candida pelliculosa menjadi gliserol dan gliserida sederhana
2.
Protein akan dirombak oleh enzym proteolitik Bacillus subtilis,
PEDIOCOCCUS PENTOSACEOUS dan Candida pelliculosa menjadi SENYAWA PEPTIDA
DAN NITROGEN. Inilah yang disebut dengan nitrifikasi. Senyawa nitrogen
ini akan digunakan sebagai sumber pertumbuhan yeast dan bakteri yang
lainnya.
3. Selulosa pada serat kasar akan dirombak oleh enzym
selulase yang dihasilkan oleh Enterococcus faecium melalui fermentasi
homofermentatif yang menghasilkan gula sederhana yang merupakan subtrat
pertumbuhan yeast
4. Lignin pada serat kasar akan dirombak oleh
enzym ligninase yang dihasilkan oleh Bacillus subtilis yang menghasilkan
pati (amilosa dan amilopektin)
5. Amilosa dan amilopektin /pati selanjutnya akan dirombak oleh yeast Yamadazyma farinosa dan menghasilkan ethanol
6.
Leuconostoc mesenteroides juga merupakan bakteri pencerna serat kasar
(selulosa) yang dalam fermentasinya menghasilkan dextran. Dextran inilah
yang digunakan untuk yeast sebagai sumber energi pertumbuhannya
7. Brettanomyces bruxellensis mempunyai enzim amilase yang memanfaatkan amilosa menjadi ethanol dengan fermentasinya.
Dengan
demikian terjadi mekanisme kerja sinergis dan saling menguntungkan
(mutualisme) diantara bakteri dan yeast dalam produk. Dimana bakteri dan
yeast melakukan perombakan terhadap senyawa yang terdapat pada limbah
PKS, serta produk akhir yang dihasilkan merupakan sumber energi dan
sumber nitrogen untuk pertumbuhan bakteri dan yeast lainnya. Sehingga
tidak terdapat saling kontradiksi antara mikroba satu dengan yang
lainnya.
Gidion Wijaya Ketaren
Sales Manager
PT
KAILA TANTA RAHJA
Palm Oil Community