Seperti janji saya dalam tulisan terdahulu, kali ini saya mencoba menulis beberapa kegiatan penelitian di Algae Biomass and Energy System (ABES), University of Tsukuba, Jepang. 

Bila anda memiliki kesempatan mengunjungi kota Tsukuba, anda akan mudah menemukan pemandangan pesawahan yang membentang diantara rumah-rumah penduduk. Tak heran bila sebagian menamai Tsukuba sebagai kampung. Suasana nya hampir serupa dengan suasana pedesaan nan asri di Indonesia namun dibalut dengan keadaan super bersih, teratur dan minim polusi. Membentangnya sawah di Tsukuba ternyata menginspirasi para peneliti untuk memanfaatkannya sebagai large-scale outdoor system untuk budidaya alga yang akan memproduksi hidrokarbon. Strain alga yang dikembangkan mampu menghasilkan bio-oil yang berpotensi luas digunakan sebagai biofuel dan berbagai bioproduk lainnya.  Mereka mengklaim terpilihnya alga sebagai organisme yang baik untuk dikembangkan dan dibudidayakan dilandasi beberapa alasan berikut ini: alga memiliki produktivitas tinggi per satuan waktu dan per satuan area, berbagai jenis lahan dapat digunakan untuk budidaya alga, dan tidak terjadi kompetisi dengan produksi makanan. Riset alga di Tsukuba ini dinaungi dalam satu proyek yang bernama “Tsukuba International Strategic Zone” bersama 3 topik lainnya dibidang kesehatan untuk pengobatan kanker, penggunaan robot yang membantu keperluan hidup sehari-hari, dan satu topik lainnya di bidang nanoteknologi. Ada 3 jenis alga yang digunakan dalam proyek biomassa alga di ABES yaitu:

1.       Botryococcus braunii yang merupakan alga hijau dari air tawar, mampu manghasilkan hidrokarbon yang setara dengan minyak disebut juga botriokosen yang diproduksi, disekresi dan diakumulasi di luar sel. Produktivitas minyak sangat tergantung oleh kondisi pada saat budidaya, terkadang mampu menghasilkan minyak hingga lebih dari 70% berat kering. Alga ini juga memiliki kemampuan beradaptasi yang cukup baik terhadap berbagai kondisi air sehingga dapat dibudidayakan dalam medium yang mengandung air limbah. Lebih dari satu tahun lamanya dilakukan optimasi pertumbuhan menggunakan air limbah domestik. Budidaya yang di lakukan di ABES mulai dari skala 10L, 50L di dalam tabung plastik hingga di dalam kolam berkapasitas 3,5 ton. Berdasarkan jalur biosintesisnya, botriokosen diproduksi bersama dengan squalene yang berasar dari prekursor yang sama yaitu presqualene pyrophosphate (PSPP). Botriokosen dan squalene memiliki kemiripan dengan petrodiesel. Beberapa masalah yang timbul selama budidaya menggunakan Botryococcus diantaranya adalah laju pertumbuhan yang rendah (doubling time mencapai rata-rata 7 hari), periode kultivasi yang relative lama, kemampuan berkompetisi yang rendah terhadap organisme kontaminan. Laju pertumbuhan dapat dipercepat dengan menggunakan CO₂ dalam sistem aerasi atau dengan menambahkan karbon organik seperti gula. Namun akan mengakibatkan biaya energi yang meningkat dan komtaminasi meningkat pula. Oleh Karena itu salah satu solusi nya adalah menemukan strain Botryococcus yang superior. Botryococcus braunii ras B terbukti menjadi ras unggul untuk produksi botriokosen. Ras B pun telah berhasil disimpan di koleksi kultur NIES dengan menggunakan metoda cryopreservasi.

2.       Auratiochytrium. Alga heterotrof ini dikelompokkan dalam grup Stramenopiles. Bersama Labyrinthulids lainnya, alga ini menghasilkan sejumlah besar minyak (PUFA, hidrokarbon dll). Habitat Aurantiochytrium adalah air laut dan air payau terutama di daerah mangrove. Genus Aurantiochytrium ini telah terbukti mampu mengakumulasi karotenoid dan beberapa jenis PUFA.  Berdasarkan analisis filogeni dan akumulasi squalene, Aurantiochytium magrovei dikelompokkan dalam grup yang menghasilkan banyak squalene, sementara A. limacinum dikelompokkan dalam grup penghasil sedikit squalene. Kondisi kultur yang digunakan untuk menghasilkan squalene tinggi diantaranya adalah lama kultivasi 72 jam dengan komposisi media 25% air laut, 2% glukosa, 1% tripton dan 0,5% ekstrak yeast. Squalen memiliki berbagai manfaat diantaranya sebagai sumber bahan kimia, bahan pembuatan kosmetik, neutraceutical dan kesehatan. Sepanjang tahun 2011 telah dilakukan pengujian bahan bakar dengan campuran 3%, 50% dan 70% squalene dan petrodiesel bekerjasama dengan Iseki company, Agriculture and Forestry Research Center, dan Mazda company. Budidaya Aurantiochytrium telah dilakukan mulai skala 500 ml hingga 90 L. Masalah yang dihadapi sepanjang budidaya alga ini adalah ketergantungan terhadap sumber karbon organik karena alga jenis ini tergolong heterotrofik, sangat mensyaratkan bibit yang aksenik yaitu tidak mengandung kontaminan, serta biaya energi dan produksi yang masih tinggi. Untuk menghadapi permasalahan tersebut maka penggunaan air limbah dan produk limbah lainnya dapat dipertimbangkan, juga dapat pula dilakukan ko-kultivasi dengan alga fotosintetik, serta penggunaan strain yang superior.

3.       Native algae. Penggunaan “alga pribumi” diyakini akan mempermudah proses budidaya alga. Teknik untuk mendapatkannya dengan menyediakan kolam air berisi nutrisi bagi alga secara umum, lalu beberapa saat kemudian akan ditemukan berbagai macam alga campuran yang disebut juga konsorsium alga atau mix culture atau polyculture algae. Melalui Teknik ini tidak perlu melakukan skrining maupun isolasi. Hasil yang didapatkan adalah laju pertumbuhan yang tinggi, toleran terhadap pathogen dan stress lingkungan seperti air yang dingin dan hampir membeku di musim dingin (winter). Dengan teknik budidaya menggunakan native algae ini, biaya produksi secara signifikan lebih rendah. Budidaya native algae telah dilakukan mulai skala 120 L hingga 200 ton.

Demikian gambaran kegiatan penelitian mengenai produksi biomassa alga di ABES, beberapa tempat yang dapat dijadikan rujukan kultivasi skala besar diantaranya di Murdock University-Australia, Wageningen University-Belanda, dll

Sumber : kuliah Environmental Phycology, Leaflet ABES