Pretreatment lignocellulosa bertujuan untuk meningkatkan aksesibilitas selulosa agar dapat dihidrolisis menjadi gula dan selanjutnya difermentasi menjadi biofuel seperti ethanol atau metana. Beberapa metode pretreatment meliputi pemanasan, asam, basa, atau kombinasinya untuk melarutkan hemiselulosa dan mengubah struktur lignin agar selulosa lebih mudah diakses enzim hidrolitik. Faktor komposisi biomassa dan kondisi oper

1. Oleh:
BIORESOURCE - Ade Sonya
(2309100039)
TECHNOLOGY -Siska Norma
(2309100040)

2. ABSTRAK
Hemicellulose
3 main Cellulose
component lignin
PRETREATMENT
Goal: improve disgestibility of the
lignocellulosic biomass
• dissolving hemicellulose
Lignocellulosic
• Alteration lignin structure
biomass Main effect • Providing and improved
acessibility of the cellulose
for hydrolitic enzyme
 lignin content
Faktor yang  Crystalinity of cellulose
mempengaruhi  Particle size
 Limit the digestibility of hemicellulose and lignin

3. INTRODUCTION
-ethanol
Lignocellulosic
(hemi-)cellulose to -methane
biomass
-hydrogen
research
Perhatikan
PRETREATMENT
• Karakteristik SUKSES
• Inhibitory product

4. 1. INTRODUCTION
 Tujuan pembuatan jurnal :
Menemukan karakteristik lignocellulosic biomass, agar metode
petreatment yang digunakan tepat dan sesuai
 Content jurnal :
 Komposisi material lignocellulosic
 Overview proses produksi methane dan ethanol
 Ringkasan perbedaan metode pretreatment pada lignocellulosic
biomass dan akibat dari perbedaan tersebut pada produksi methane
dan ethanol
 Conclusion: teknik pretreatment yang disarankan

5. 2. COMPOSITION OF LIGNOCELLULOSIC
MATERIAL
• Terdiri dari sub unit D-glucose berikatan dengan
β-1,4 flycosidic
Cellulose • Serat cellulose berikatan satu sama lain
membentuk cellulose fibril (simpul cellulose)
• Cellulose fibril sebagian besar bebas dan
berikatan lemah dengan ikatan hidrogen.
Linocellulosic • Kompleks karbohidrat (terdiri dari
biomass hemicellulose polimer yang berbeda beda seperti
pentoses, hexoses, dan sugar acid)
lignin

6. 3. METHANE PRODUCTION BY
ANAEROBIC DIGESTION
1. Pretreatment
producing 2. Anaerobic hydrolysis and
lignocellulostic methane methane production
3. Post treatment fraksi liquid
Hydrolisis lignocellulose One
+ reactor mokroorganisme
Konversi methane
For energy production
and recovery

7. 4. ETHANOL PRODUCTION BY
FERMENTATION
pretreatment
(enzymatic) hydrolisis
fermentation
lognocellulosic
Product sparation
Post treatment of the liquid fraction

8. 5. FACTOR LIMITING THE HYDROLYSIS
 Crystalinity of cellulose
 Degree of polimerization
 Penurunan ukuran partikel dan kenaikan luas permukaan
dibandingkan crystalinity mempengaruhi laju hydrolisis
 Konversi yang lebih lambat dari kristalin cellulose dibanding
amorphous cellulose, akan meningkatkan presentase
kristalinitas dari biomassa yang terhidiolisasi
 Ukuran pori dan substrat berhubungan dengan ukuran enzim
 Pemindahan hemicellulose meningkatkan rata2 ukuran pori
substrat
 Pengeringan lignocellulose dapat menyebabkan rusaknya
struktur pori dan menghasilakn penurunan hidrolisability
enzimatis
 Cellulose dapat dijebak dalam pori jika internal area lebih besar
dibanding external area
 Lignin membatasi laju hidrolisis enzimatis karena lignin seperti
pelindung

9. 6. MECHANICAL PRETREATMENT
 6.1 Process Description And Mode Of Action
Tujuan : mereduksi ukuran praktikel dan crystalinity
• Meningkatkan spesific surface
• Mereduksi derajat polimerisasi
• Pemotongan biomassa
• Meningkatkan total yield hydrolisis sebesar 5-25%
• Menurunkan waktu disgest 23-29% --- meningkatkan
laju hidrolisis
Penurunan ukuran partikel dibawah 40mesh berefek kecil pada yield hidrolisa
begitu juga laju hidrolisa begitu juga laju hidrolisa biomassa.

10. 6. MECHANICAL PRETREATMENT (cont’d)
 6.2 Consequences For Ethanol And Methane Production
yield methane dan ethanol meningkat
milling
Laju hidrolisis meningkat
Cocok apabila
No production inhibitor
High energy requirement --- not economically feasible

11. 7. THERMAL PRETREATMENT
 7.1 general thermal processes in lignocellulose
Thermal Stabilitas dipengaruhi suhu, asam, alkali
pretreatment Terdiri dari Xylan  sensitif suhu
glucamanan
Hemicellulosic solubalize
Lignocellulosic
biomass is heated Lignocellulosic biomass
above 150-180°C
Lignin solubalize

12. 7. THERMAL PRETREATMENT (cont’d)
terhidrolisa
Process thermal hemicelulosa
Membentuk asam
Solubilization of lignin
Phenolic compound
Heterocydic cyclic compound
Temperature jangan sampai >250°C  pirolisis mulai terjadi (reaksi yang tidak
diinginkan)

13. 7. THERMAL PRETREATMENT (cont’d)
 7.2 Process Description And Mode Of Action
 7.2.1 Steam Pretreatment / Steam Explosion (ST/SE)
Tujuan : melarutkan hemicellulose untuk membuat cellulose lebih mudah
diakses pada hidrolisis enzimatis dan untuk menghindari pembentukan
inhibitor
Proses :
Large vessel steam with
biomass Biomass didinginkan
high temperature and
dengan cepat
pressure
terhidrolisa
Steam hemicellulose
pretreatment
Membentuk asam  mengkatalis
hidrolisis

14. 7. THERMAL PRETREATMENT (cont’d)
“Several factor (log P 0 )”
dihitung untuk menentukan kerumitan (severity) pretreatment
t= waktu (mnt)
T= suhu (C)
Selama pretreatment moisture content dari biomass
mempengaruhi waktu yang dibutuhkan untuk pretreatment

15. 7. THERMAL PRETREATMENT (cont’d)
 7.2.2 Liquid Hot Water (LHW)
Tujuan : untuk menghindari pembentukan inhibitor  pH dijaga 4-7 
terjadi autocatalytic
Perbedaan dengan ST : jumlah produk terlarut lebih tinggi
Menggunakan corn stover
Meningkatkan hasil dibandingkan sistem batch
hemcellulose dan
lignin
Penambahan asam

16. 7. THERMAL PRETREATMENT (cont’d)
 7.3 Consequences For Ethanol And Methane Production
 7.3.1 Steam Pretreatment / Steam Explosion
 Resiko : -terbentuk senyawa furfural, HMF, senyawa phenolic
-terjadi kondensasi dan endapan lignin terlarut
 Cara meminimalkan degradasi hemicellulosa : memisahkan biomassa dari
kondensat selama pretreatment dan menjaga pH 5 -7 dengan menambah
alkali
 Efek positif : hemisellulosa yang didapatkan dalam jumlah besar
 7.3.2 Liquid Hot Water
 Keuntungan: produk hemicellulosa dan lignin yang dihasilkan pada
konsentrasi rendah
Kondensasi dan pengendapan senyawa lignin turun

17. 8. ACID PRETREATMENT
 8.1 Process Description And Mode Of Action
 Tujuan: melarutkan hemicellulosa sehingga cellulosa lebih mudah
diakses
 Dilakukan pada suhu ambient untuk meningkatkan anaerobic
disgestibility Dilute acid
Acid pretreatment
Strong acid
 8.2 consequences for ethanol and methane production
 Keuntungan: selulosa lebih mudah diakses oleh enzim
Pembentukan degradasi volatile product
resiko Kehilangan karbon untuk konversi menjadi ethanol
Kondensasi senyawa lignin terlarut menurunkan disgestibility

18. 9. ALKALINE PRETREATMENT
 9.1 Process Description And Mode Of Action
solvation
Alkaline
pretreatment
saphonication
peeling
menyebabkan
• Tingginya fraksi monomer hemicellulose
• Hilangnya polisakarida
• Bermanfaat untuk konversi selanjutnya
• CO2 yang dihasilkan meningkat

19. 9. ALKALINE PRETREATMENT (cont’d)
Potasium hidroksida
Xylan dapat dipindahkan
dengan meggunakan Temperature dijaga rendah
Aspek penting alkali
pretreatment
• Alkali dikonsumsi oleh biomassa
• Solubilisasi, redistribusi, dan condensasi lignin
• Modifikasi dan crystalline cellulose
• Mengubah struktur cellulose menjadi bentuk yang lebih yepat dan
stabil secara temodinamika dibanding cellulose aslinya

20. 9. ALKALINE PRETREATMENT (cont’d)
 9.2 Consequences For Ethanol And Methane Production
Alkaline
Hemicellulose and part of lignin to solubalize
pretreatment
Kehilangan hemicellulose menjadi
Inhibitor effect
degradation product dan
solubilized lignin components
disebabkan
Produk terbentuk dari lignin selama
alkaline heat pretreatment

21. 10. OXIDATIVE PRETREATMENT
 10.1 Process Description And Mode Of Action
(seperti hidrogen peroksida
Oxidative
Oxidizing compound menjadi biomasa yang
pretreatment
tersuspensi dalam air)
Dalam banyak kasus, penggunaan oxidant tidak selektif dan menyebabkan
kehilangan hemicellulose dan cellulose
Resiko terbentuknya inhibitorlignin teroksidasi dan terbentuk senyawa
aromatik yang terlarut
 10.2 Consequences For Ethanol And Methane Production
Banyak gula yang hilang(akibat non-selective
Selama oxidative oxidation)
pretreatment
Terbentuk soluble lignin compound (menghambat
tahap conversi cellulose menjadi ethanol/methane)

22. 11. COMBINATIONS, AMMONIA, AND
CARBON DIOXIDE PRETREATMENT
 11 .1 Thermal Pretreatment + Acid Pretreatment
• Menurunkan optimal temperature
akibatnya
Menaikkan dengan External acid
pretreatment
• Memberikan enzymatic hidrolysable
thermal steam
substrate yang lebih baik
• Lignocellulose direndam dengan SO2 dan H2SO4
• Selama steam pretreatment, SO2 dikonversi menjadi H2SO4
• Setelah itu catalytic hidrolyation of hemicellulose dimulai

23. 11. COMBINATIONS, AMMONIA, AND
CARBON DIOXIDE PRETREATMENT
 11 .2 thermal pretreatment + alkaline pretreatment
Menaikkan thermal dengan +external alkali
pretreatment
• pretreatment ini biasanya menaikkan temperature 100-150°C
dengan menambah lime sekitar 0,1g Ca(OH)2 substrate
• Lime pretreatment (dengan pemanasan) cukup meningkatkan
penguraian dari low-lignin yang mengandung biomass, tapi
tidak untuk high-lignin.
• Dampak positif lime adalah murah, aman dan dapat direcycle

24. 11. COMBINATIONS, AMMONIA, AND
CARBON DIOXIDE PRETREATMENT
 11 .3 thermal pretreatment + oxidative pretreatment
Wet-oxidation oxidative pretreatment yang menggunakan oxigen
sebagai oxidator
product
• phenolic monomer yang selanjutnya
didegradasi menjadi carbonxylic acids
• Furfural
low
• HMF

25. 11. COMBINATIONS, AMMONIA, AND
CARBON DIOXIDE PRETREATMENT
 11 .4 Thermal Pretreatment + Alkaline Oxidative Pretreatment
Latar belakang : Thermal lime pretreatment tidak cukup
menghilangkan lignin dari high-lignin biomass untuk meningkatkan
penguraian enzymatic
Pretreatment biomass bertujuan untuk menghilangkan
kemungkinan produksi penghambat pelarutan senyawa lignin

26. 11. COMBINATIONS, AMMONIA, AND
CARBON DIOXIDE PRETREATMENT
 11 .5 Ammonia + carbon dioxide pretreatment
Dikonduksi dengan high-pressure
Carbon dioxide
carbon dioxide pada suhu
pretreatment
>>200°C selama beberapa menit
menyebabkan
Exposive steam with Liquid  acidic
high pressure CO2 Acid hydrolyses  hemicellulose

27. 12. OVERVIEW OF EFFECTS OF
PRETREATMENTS ON LIGNOCELLULOSE
Increase Decryslallizatio Soubilization Solubilization Formation Alteration
accessible n cellulose hemicellulose lignin furfural /HMF lignin structure
surface area
Mechanical + +
ST/SE + + - + +
LHW (batch) + ND + - - -
LHW (flow + ND + +/- - -
trough)
Acid + + - + +
Alkaline + - +/- - +
Oxidative + ND +/- - +
Thermal+acid + ND + +/- + +
Thermal+alkaline + ND - +/- - +
Thermal+oxidative + ND - +/- - +
Thermal+alkaline+ + ND - +/- - +
oxidative
Ammonia(AFEX) + + - + - +
CO2 explosion + +

28. 13. CONCLUSION AND FINAL DISCUSSION
proses
pretreatment
ekonomi
Crystallinity of cellulose
Factor
biodegradibility Available surface area
lignocellulose
Lignin content
 Inhibitor  detoksifikasi  ineffective
ekonomi  Remove product setelah hidrolisis 
minimal cost proses produksi ethanol
 Penggunaan air, energi, dan
alkali/acid se-efisien mungkin

29. 13. CONCLUSION AND FINAL DISCUSSION
Biomass composition
Efek pretreatment
Operating condition
Aspek
Bio-fuel apa yang ingin diproduksi ??
penting
 Perbedaan antara efisiensi konversi ethanol dan methane tidak besar lagi,
karena saat ini ada yeast yang bisa mengkonversi gula C5 dan C6 menjadi
ethanol.
 Kerugian dari produksi ethanol dibanding produksi methane adalah toleransi
yang rendah terhadap senyawa penghambat.