Peta Jalan Penelitian

Secara garis besar Roadmap penelitian KK ABT adalah tahapan-tahapan pengembangan teknologi bioproduksi dan biokonversi untuk menjadi salah satu acuan menuju pembangunan sistem Pertanian–Bioindustri berkelanjutan di Indonesia.

A. Ruang lingkup penelitian dan pengembangan KK ABT meliputi :

Penelitian dan pengembangan proses konversi untuk menghasilkan bioproduk dengan peningkatan produktivitas tanaman sebagai sumber utama bioindustri (pangan, pakan, bahan bakar nabati, biokimiawi, serat dan lain lain). Keberlanjutan tingkat produktivitas pertanian sangat tergantung pada penataan atau pengaturan struktur organisme dalam kaitan interaksi organisme satu dengan lainnya dan khususnya dengan biota di lingkungan lahan pertanian tersebut. Oleh karena itu lingkup penelitian akan dilandasi penstrukturan proses hayati dalam suatu eksosistim yang harmonis disuatu lingkungan pertanian.

Penelitian dan pengembangan proses konversi untuk menghasilkan bioproduk dengan spesifikasi yang diinginkan. Alur konversi yang diutamakan adalah alur biological-conversion dan biochemical-conversion yang berlangsung pada temperatur dan tekanan mendekati lingkungan.

B. Kegiatan Bidang Agroteknologi

Penelusuran minat untuk peningkatan kapasitas dosen berupa pengkajian terhadap spesifik komoditas pertanian yang akan dikembangkan, khususnya terkait dengan kebun pertanian terpadu (integrated farming) yang memanfaatkan sumber daya khususnya dalam pemanfaatan lahan dan cahaya matahari seefektif mungkin (stratified farming).

Pengembangan laboratorium lapangan sebagai sarana untuk meningkatkan kapasitas Dosen pada KK ATB baik dalam bentuk penelitian mapun pengabdian pada masyarakat. Selain itu laboratorium lapangan juga ditujukan sebagai sarana bagi mahasiswa dalam proses pelaksanaan penelitian dan pengabdian pada masyarakat.

C. Kegiatan Bidang Teknologi Bioproduk

Penelitian dan pengembangan bioproduk yang terkait dan dilakukan KK ABT adalah proses produksi biofuels (Pure Plant Oil, Biodiesel, dan Ethanol) dan biochemicals. Salah satu teknologi yang dipatenkan di Indonesia melalui Institut Teknologi Bandung adalah teknologi produksi biodiesel terintegrasi dengan menggunakan alat kontaktor dan separator sentrifugal. Melalui Research Project: Mobile Technology for Biodiesel Production from Indonesian Resources (2011 -2015) yang didanai NWO dan KNAW Netherlands, teknologi biodiesel ini terus diuji dengan bahan baku dari bebagai sumber lipida di Indonesia. Dari berbagai tahapan penelitian dan pengembangan keandalan teknologi ini sudah teruji. Oleh karena itu dimasa mendatang penelitian dan pengembangan ditujukan kearah hulu yaitu pengembangan ketersediaan bahan baku biodiesel berupa etanol dan lipida dengan penerapan konsep biorefinery.

Peta Jalan Penelitian KK ATB

Secara garis besar peta jalan (roadmap) penelitian dan pengembangan KK ABT adalah tahapan-tahapan menuju pembangunan sistem Pertanian–Bioindustri berkelanjutan di Indonesia yang dapat dicapai dengan menggunakan konsep biorefinery dan siklus bio-geo-kimiawi (Biogeochemical Cycles). Biorefinery adalah suatu konsep proses pengolahan keseluruhan biomassa untuk menghasilkan berbagai komponen bio-produk dengan input energi dan bahan eksternal yang serendah mungkin dan   secara menyeluruh memberi nilai tambah  maksimal bagi biomassa yang diolah. Skema inovatif dan strategis yang harus diterapkan dalam menopang keberlanjutan pertanian-bioindustri adalah pengolahan biomassa dengan konsep biorefinery dengan mempersyaratkan jaminan dan kemudahan daur ulang (recycle) sebagian besar unsur nutrisi utama ke lahan asal biomassa. Pengembalian unsur nutrisi utama ke lahan pertanian dapat meningkatkan produktivitas lahan dan menurunkan input unsur hara eksternal serta menjaga keselarasan interaksi tanaman dengan lingkungan khususnya dengan organisme yang menunjang keberlanjutan sistem ekologi di sekitar lahan pertanian tersebut.

 

Dalam payung umum platform biorefinery, beberapa kemungkinan platform spesifik yang dapat ditempuh menuju pertanian-bioindustri terpadu adalah: “carbohydrate and protein platform” yaitu berbasis karbohidrat (padi) dan protein (hortikultura),  “oil and starch platform” yaitu minyak nabati (lipida) seperti biji jarak, biji karet, biji kemiri sunan dan pati (umbian-umbian), “terpenoid platform” yaitu minyak atsiri seperti kayu putih, serai wangi, kayu manis dan kemenyan dan “biological conversion platform” yang mengkonversi sumber daya hayati menjadi bioproduk bernilai tinggi dengan menggunakan agen hayati seperti lebah Trigona, lalat tentara hitam (BSFL) dan sapi. Pembangunan bioindustri yang terpadu secara spasial dengan penghasil biomassa akan meningkatkan nilai tambah biomassa hasil pertanian dan menciptakan lapangan pekerjaan pada off-farm di perdesaan dan membantu mewujudkan sistem pertanian-bioindustri berkelanjutan

Kegiatan penelitian di KK ATB dapat dibagi menjadi tiga tahap yaitu riset dasar, riset terapan dan riset pengembangan yang mengacu pada Tingkat Kesiapan Teknologi (TKT) sesuai dengan Rencana Strategis SITH. Gambar 1 memperlihatkan road map KK ATB yang mengadopsi pola pengembangan atau pertumbuhan mengikuti pola “sigmoid”. Peta jalan pengembangan teknologi bioproduksi dan biokonversi berbagai sumber metabolit primer dan sekunder sejak tahun 2010 hingg 2025 mengikuti bentuk morfologi daun dengan bangunan dasar Oblongus (lonjong) yakni memanjang dengan sisi hampir sejajar. Tulang daun merefleksikan teknologi biokonversi, sedangkan helai daun bagian atas tulang daun mencerminkan carbohydrate and protein platform dan oil and starch platform. Helai daun bagian bawah tulang daun menggambarkan terpenes, phenolic, and nitrogen-compound platform. Road map ini disusun untuk 10 tahun ke depan dimulai dari tahun 2015-2025. Pembentukan Program Studi Rekayasa Hayati di SITH ITB pada tahun 2010 menjadi basis dimulainya kegiatan penelitian dan pengembangan KK ATB. TKT untuk budidaya carbohydrate and protein platform sudah berada di level 7 (riset pengembangan) yaitu demonstrasi prototipe sistem dalam lingkungan sebenarnya.

TKT untuk budidaya dan pemrosesan oil and starch platform berada di level 5 (riset terapan) yaitu validasi komponen/sub-sistem dalam suatu lingkungan yang relevan. Uji coba produksi biodiesel dari biji karet sudah didemonstrasikan di Palangkaraya pada tahun 2015 sedangkan program pemanfaatan biji kemiri sunan untuk menghasilkan bioproduk menggunakan konsep biorefinery sudah didesiminasikan di Jatigede pada tahun 2016.  TKT untuk budidaya dan pemrosesan terpenes, phenolic, and nitrogen-compound platform masih berada di level 1 (riset dasar) yaitu prinsip dasar dari teknologi yang diteliti dan dilaporkan. Penelitian terkait minyak atsiri dari kayu putih sudah mulai diteliti dan dilaporkan sejak tahun 2010 dan sedangkan pemanfaatan daun serai wangi untuk menghasilkan minyak atsiri dan bioproduk lainnya menggunakan konsep biorefinery sudah mulai diteliti dan dilaporkan sejak tahun 2014. Sumber daya potensial lain sebagai bahan baku untuk menghasilkan metabolit sekunder (terpene, phenolic, dan nitrogen-containing compound) masih terus diidentifikasi antara lain kayu manis dan kemenyan yang akan dimulai pada semester dua tahun 2016.

 

Roadmap Penelitian - Copy-2

TKT untuk biological conversion platform secara keseluruhan berada pada level 3 yaitu pembuktian konsep, fungsi dan/atau karakteristik penting secara analitis dan eksperimental. Penelitian yang dikembangkan di KK ATB didasari oleh konsep Input-Proses-Output (IPO). Input yang digunakan merupakan sumber daya hayati antara lain tanaman padi dan hortikultira serta makro dan mikro-alga sedangkan output yang dihasilkan adalah bioproduk seperti metabolit primer atau metabolit sekunder yang bernilai tinggi. Proses yang digunakan untuk mengkonversi input menjadi output adalah proses biologis yang menggunakan agen hayati baik tanaman, hewan atau mikroba. Contoh agen hayati yang digunakan dalam biological conversion platform diantaranya adalah lebah Trigona, BSFL, sapi dan juga jamur.

Untuk jangka panjang, penelitian dan pengembangan KK ATB tidak hanya berhenti pada level 9 seperti yang tercantum pada dokumen Rencana Strategi SITH tapi terus berlanjut ke level yang lebih tinggi yaitu level 10 dan 11. Level 10 adalah integrasi berbagai sumber daya hayati dan agen biokonversi dalam sebuah sistem pertanian terpadu untuk menghasilkan pembangunan sistem Pertanian–Bioindustri berkelanjutan. Level 11 adalah continuous improvement untuk meningkatkan produktivitas dan efisiensi konversi dalam rangka menuju sistem integrated polyculture-biorefinery yaitu budidaya berbagai tanaman dan organisme lain secara simultan untuk menghasilkan berbagai biproduk yang bernilai tinggi dengan menggunakan konsep biorefinery.