Dokumen tersebut membahas tentang bioteknologi dalam produksi energi khususnya bahan bakar alkohol. Ia menjelaskan bagaimana khamir dapat memproduksi alkohol dari fermentasi gula, serta upaya meningkatkan efisiensi proses tersebut antara lain menggunakan khamir petite dan mencari alternatif sel selain khamir seperti bakteri Zymomonas mobilis dan Clostridium thermocellum.

1. TUGAS KULIAH : BIOTEKNOLOGI
BIOTEKNOLOGI DALAM PRODUKSI ENERGI
DIAN SEPTIARINI : 200641579023
PUJIARTI : 200741570026

2. BIOENERGI DAN BAHAN BAKAR MASA DEPAN
Di tengah-tcngah menghangatnya peringatan akan krisis
energi, kita akan mudah melupakan kenyataan bahwa di sekitar
kita cukup tersedia energi
kcbutuhan energi , yang kita bayangkan.
Sebagian besar cadangan energi kita pada akhirnya berasal
dari sinar matahari, termasuk kayu bakar, batu bara, minyak bumi,
gas alam, dan bahkan angin dan tenaga hidroelektrik. Memang
sejumlah energi dapat diperoleh dari sumber ini; energi dalam
satu sinar matahari setara dengan kira- kira seperlima dari
cadangan bahan bakar fosil yang kita ketahui. Untuk
menyambung jenjang energi ini, kita harus kita harus merancang
cara untuk mengubah cadangan yang sedemikian banyak ini
menjadi bentuk – bentuk energi yang tepat untuk diangkut,
disimpan dan dikonsumsi. Biasanya hal ini biasanya membuat
bahan bakar cair, padat atau gas yang dapat digunakan secara
langsung atau tidak langsung menjadi bentuk energi lain,
contohnya energi listrik. Sekarang urnumnya kita mengakui bahwa
kita perlu menghentikan ketergantungan pada bahan bakar fosil
seperti minyak bumi, batu bara, dan gas alam, dan membangun
ekonomi energi yang lebih stabil berdasarkan, atas bahan bakar,
yang dapat diperbarui dan yang lebih sedikit mencemari
lingkungan. disinilah pakar bioteknologi dapat berperan, karena
keahlian mikroba dan tanamar dapat dimanfaatkan untuk
menghasilkan hahan bakar tersebut. Beberapa bioteknologi
energi, melalui produksi bahan bakar dan mentana, telah
memberikan peranan terhadap nyata terhadap anggaran energi.
Yang lain, seperti produksi gas hidrogen, belum dapat dilakukan
pada skala industri, tetapi jelas menjanjikan harapan besar.
Alkohol dan energi dari gula
Jutaan sel khamir kecil ribuan hektar tanaman gula tebu dan
lebih dari seperempat juta pemotor Brazilia dikaitkan bersama-

3. sama oleh salah satu di antara bioteknologi tahun delapan
puluhan yang jumbuh dengan pesat— produksi bahan bakar
alkohol. Pengemudi
Tidak mengisi tangkinya dengan bensin, tetapi memberikan
tenaga mobilnya dengan alkohol yang dihasilkan dari gula tebu.
Diperlukan hanya £200-300 untuk mengubah bensin biasa
sehingga dapat membakar alkohol secara efisien, dan dengan
bahan bakar alkohol yang harganya hanya sedikit di atas
setengah harga bensin, ada insentif yang baik bagi orang –orang
Brazil untuk menginventasi di bidang ini.Memang sebagian
manfaat biaya bahan bakar alkohoI dapat diperoleh tanpa
mengubah mesin mobil sama sekali; mobil dapat diberikan
campuran bensin dan alkohol yang dikenal sebagai gasohol.
Gasohol yang terdiri dari10 persen alkohol dan 90 perscn
bensin, sekarang sudah banyak diterima di Amerika serikat.
Cakupan bioteknologi ini ditunjukan oleh cetusan kongres Amerika
Serikat untuk menggantikan sepersepuluh dari semua konsumsi
bensin negara oleh alkohol sebelum akhir dasawrsa ini. Hal ini
akan membutuhkan produksi
Lebih dari 50milyar liter (l milyar galon) bahan bakar tersedia
pada tingkat yang dapat diterima, tentulah hal tersebut sebagian
besar disumbangkan oleh para pakar bioteknologi.
Bagaimana dan mengapa khamir membuat alkhohol ?
Hampir setiap aktivitas sel memerlukan energi-energi untuk
bergerak, energi untuk melakukan sintesis senyawa, energi untuk
tumbuh. Sebagian dari metabolisme sel terutama ditujukan
menyusun senyawa yang diperlukan sel, dan yang lain untuk
menguraikan molekul makanan untuk menyediakan energi yang
memelihara kelangsungan proses tersebut diatas.walaupun
nutrien yang mencapai sel mengandung sejumlah besar energi,
energi ini tidak dapat langsung dipergunakan, tetapi pertama-tama
harus diekstrak dari nutrien dan disimpan dalam beberapa
senyawa yang kaya akan energi, yang paling utama di antaranya
adalah ATP (adenosin trifosfat ).

4. ATP dapat dianggap sebagai nilai tukar energi sel.Energi
memasuki sel dalam berbagai bentuk (nutrien) dan metabolisme
energi sel bekerja seperti biro penukaran,mengubah nilai tukar
asing menjadi nilai setempat (terutama ATP).
Kemudian, jelaslah penting sekali bagi suatu sel khamir
untuk mempertahankan stok ATPnya, dan ini dapat dilakukannya
dengan mengkonsumsi gula.Di antaragula yang paling baik yang
kita ketahui adalah glukosa dan fruktosa Molekul kedua gula ini
ditemukan pada konsentrasi cukup tinggi di dalam buah, tetapi di
dalam sel, keduanya biasanya bergabung dengan molekul lain
membentuk bahan yang lebih kompleks. Gula memiliki sifat-sifat
amat penting, yaitu molekul gula dapat berikatan satu dengan
lainnya dalam bentuk rantai. Sebagai contoh, sukrosa terdiri dari
hanya satu molekul glukosa yang berikatan dengan satu molekul
fruktosa. Sukrosa merupakan komponen utama cairan gula tebu,
yang dikristalkan untuk membentuk gula yang dipakai di rumah
tangga. Tahap pertama yang dilakukan oleh khamir dalam
memperoleh energi dari sukrosa adalah menguraikan unit-unit
glukosa dan fruktosa. Molekul-molekul ini kemudian diberikan
kepada mesin metabolisme energi untuk menyediakan energi
yang dapat digunakan oleh sel. Apabila sel khamir memiliki
oksigen dalam jumlah banyak, gula-gula ini diuraikan, setahap
demi setahap, menjadi molekul yang lebih kccil. Proses ini
mengekstrak sejumlah energi maksimum dari gula dan pada
akhirnya hanya karbon dioksida dan air yang tertinggal, yang akan
dibuang. Akan tetapi, apabila tersedia hanya sedikit atau tidak ada
oksigen bagi khamir, rangkaian degradasi kimiawi ini tidak dapat
disempurnakan, dan gula diuraikan untuk membentuk molekul
etanol. Etanol merupakan bentuk alkohol yang banyak dikenal di
antara bentuk-bentuk lainnya. Memang etanol seringkali
disebutkan hanya sebagai alkohol atau, pada konteks dalam bab
ini, bahan bakar alkohol.
Karena alkohol adalah produk yang diinginkan, pakar
bioteknologi— seperti para pembuat bir dahulu - memusatkan
usahanya dalam membujuk khamir untuk membuat alkohol

5. sebanyak mungkin. Penting diperhatikan bahwa bagi khamir itu
sendiri, alkohol merupakan produk buangan; .molekul ini ditimbun
hanya karena tidak cukup tersedia oksigen bagi sel untuk
membebaskan energi dari alkohol. Memang, alkohol bukan hanya
tidak berguna bagi khamir pada keadaan ini, tetapi juga
berbahaya. Bilamana konsentrasi alkohol pada lingkungan khamir
mencapai tingkat tertentu— biasanya 12-15 persen sel akan
berhenti tumbuh dan bahkan mungkin mati.
Kenyataan ini mempunyai akibat penting terhadap pabrik
bahan bakar alkohol. Suatu proporsi biaya produksi keseluruhan
yang berarti timbul dari keperluan untuk memurnikan alkohol dari
campuran bahan di dalam bejana fermentasi. Secara normal,
campuran itu dipanaskan sehingga alkohol mendidih, dan uapnya
kemudian diembunkan untuk mendapatkan alkohol yang benar-
benar murni. Proses distilasi ini memerlukan sejumlah besar
panas. Jika campuran fermentasi mengandung 24 persen alkohol
dan bukan 12 persen, maka biaya distilasi akan berkurang
banyak.
Banyak yang diketahui mengenai biokimiawi dan genetika
khamir dibandingkan dengan mikroba yang lain kecuali E. coli.
Walaupun demikian, terdapat kekurangan fakta yang kuat untuk
menerangkan mengapa beberapa khamir lebih toleran terhadap
alkohol dibandingkan yang lain, dan hal ini mempersulit penelitian
yang rasional terhadap galur-galur yang toleran. Salah satu
gagasan adalah bahwa galur yang lebih toleran mempunyai
berbagai jenis membran. Membran yang mengelilingi sel
mengandung sejumlah besar senyawa lemak yang dikenal
sebagai lipid. Dengan menyediakan khamir, berbagai lipid
menyebabkan lipid dibangun menjadi membran khamir sehingga
memberikan kekenyalan yang lebih besar terhadap serangan
gencar alkohol. Bahkan jika pendekatan ini tidak berhasil,
penelitian coba-coba yang konvensional mungkin akan menggali
khamir yang lebih cocok dalam produksi bahan bakar alkohol.
Karena pakar bioteknologi tidak perlu khawatir mengenai
cita rasa bahan bakar alkohol, mereka dapat menggunakan

6. mikroba dan bahan mentah yang lebih bervariasi untuk produksi
alkohol selain beberapa yang diketahui menghasilkan minuman
beralkohol yang telah diterima. Di samping keuntungan ini, harus
dipikirkan benar-benar bahan bakar alkohol harus murah, karena
setiap aspek bioteknologi akan membuahkan hasil komersial
hanya apabila dapat bersaing dalam harga dengan metode
alternatif pembuatan produk yang sama. Produksi bahan bakar
alkohol secara bioteknologi merupakan contoh kompetisi harga
yang betul-betul dalam perjuangan berat—produksi secara ini
bukan hanya harus bersaing dengan jenis bahan bakar lain, tetapi
juga harus berhadapan dengan alkobol yang dibuat dengan
proses kimia murni, yang industrinya telah mapan.
Mengurangi biaya bahan mentah
Prospek peningkatan efisien sistem bahan bakar alkohol
tidak seluruhnya bergantung kepada usaha memperluas kisaran
bahan mentah yang dipergunakan. Peningkatan kecepatan dan
efisiensi pengubahan sejumlah gula menjadi alkohol yang sama
pentingnya, dan hal ini memberikan contoh istimewa mengenai
bagaimana penelitian murni yang canggih, selama bertahun-tahun
menghasilkan manfaat praktis yang tak terduga.
Khamir dapat mengekstrak energi dari gula dengan bantuan
oksigen (metabolisme respiratif) atau tampak oksigen
(metabolisme respiratif). Karena hanya metabolisme fermentatif
yang menghasilkan alkohol, jelas kita akan tertarik untuk
meningkatkan fermentasi dibandigkan dengan respirasi. Proses
yang efesien
( dipandang dari segi khamir ) dari metabolisme respiratif terjadi di
dalam struktur berbentuk sosis di dalam sel, yaitu mitokondria.
Walaupun bagian besar DNA sel eukariotik disimpan didalam inti
sel, sebagian kecil ditemukan di dalam mitokondria.DNA
mitokondria ini mengandung instruksi yang diperlukan untuk
membuat beberapa protein yang terlibat dalam respirasi.
Beberapa galur mutan khamir tidak memiliki mitokondria dan
karenanya. terpaksa tergantung pada fermentasi untuk memenuhi

7. kebutuhan energinya. Karena hal ini kurang efisien, galur mutan
tumbuh lebih lambat, membentuk hanya koloni kecil, dan
karenanya dikenal sebagai mutan petite. Dengan membandingkan
khamir petite dan sel yang normal, kita dapat mengumpulkan se-
jumlah besar informasi mengenai cara gen disusun dan
bagaimana gen bekerja. Penelitian ini, pada tahun lima puluhan
dan sembilan belas enam puluhan membuka jalan menuju teknik
baru rekayasa genetika.
Relevansi hal di atas dengan produksi bahan bakar alkohol
adalah bahwa khamir petite menghasilkan sampai dua kali lebih
banyak alkohol dibandingkan dengan galur normalnya. Sebagai
contoh, salah satu galur khamir biasa, yang diberi sandi IZ—1904,
menghasilkan hanya 41 persen dari jumlah alkohol maksimum
yang dihitung secara teoretis, dari sejumlah gula glukosa tertentu,
sementara galur petite khamir ini menghasilkan 83 persen. Peneliti
di Brazilia dan negara-negara lain telah mencoba
mempergunakan khamir petite pada proses pembuatan alkohol
berskala besar untuk mencapai rasio konversi yang tinggi, yang
sekarang telah dicapai oleh proses fermentasi canggih yang
mempergunakan jenis khamir lain.
Alternatif selain khamir
Produksi minuman beralkohol di negara Barat hampir
seluruhnya mempergunaan khamir, tetapi di bagian lain dunia ini,
beberapa mikroba lain telah dipergunakan selama berabad-abad
Untuk melakukan fermentasi gula menjadi alkohol. Salah satu
organisme semacam itu, bakteri Zymomonas mobilis telah
menarik perhatian khusus. Bakteri ini telah lama dimanfaatkan di
Amerika
Tengah untuk memfermentasi cairan tanaman agave
menjadi minuman keras yang dikenal sebagai Kelihatannya
bakteri tersebut lebih efisien dari khamir dan kemampuannya
sekarang sedang diteliti. Sel silindris Zymomonas mobilis dapat
diletakan pada serat katun (FOTO 13), dan sel immobil

8. menawarkan banyak keuntungan dibandingkan dengan sel bebas
yang mengapung.. .
Program Departemen energi Bahan Bakar dan Biomassa di
Amerika Serikat dan program Energi dari Biomassa MEE
membiayai, penelitian untuk mencari alternatif khamir. Dua
spesies bakteri telah membangkitkan cukup banyak perhatian:
Clostridium thermocellum yang mengkonsumsi selulosa; dan
Thcrmoanaerobacter cthanolicus yang mengkonsumsi pati dan
gula. Nama bakteri-bakteri tersebut memberikan arti penting
potensimya, karena kedua-nya merupakan bakteri termofilik
(menyukai panas). Biaya keseluruhan setiap proses industri
cenderung menurun apabila kecepatan produksi dan bahan
mentah menjadi produk ditingkatkan, dan kecepatan reaksi kimia
meningkat pada saat suhu dinaikkan. Bila kita bekerja dengan sel
hidup yang rumit dan rapuh, tidak akan ada artinya perlakuan
pemanasan dengan harapan bahwa sel tersebut akan bekerja
lebih cepat.
Khamir telah berkembang untuk hidup pada suhu yang agak
tinggi dan organisme ini tidak akan dipacu untuk bekerja lebih
keras untuk menambahkan panas, malahan khamir akan mati,
dengan perlakuan tersebut. Akan tetapi, elostridium thermocellum
dan thermo anaerobacter ethanolicus memiliki pola hidup yang
beda. Organisme terakhir ini trutama bersifat tahan panas, dan
biasanya ditemukan hidup disekitar sumber ait mendidih ditaman
nasional Yellowstone di Amerika Serikat dan Eslandia.
Penggunaan jenis bakteri tahan panas ini akan memberikan
empat manfaat potensial bagi produksi bahan bakar alkohol
secara bioteknologi. Bakteri tersebut akan mengubah bahan
mentah ( pati, gula atau selulosa ) menjadi alkohol secara lebih
cepat dibandingkan dengan khamir. Tidak lagi diperlukan sistem
pendinginan yang kompleks pada peralatan fermentasi. ( pada
saat ini bejana fermentasi harus didinginkan untuk menjamin
bahwa panas yang dihasilkan selama fermentasi tidak
membahayakan khamir). Bejana fermentasi yang bekerja pada
suhu relatif tinggi akan lebih sedikit kecenderungannya untuk

9. terkontaminasi oleh organisme yang tidak diinginkan, karena tidak
banyak mikroba lain yang tahan panas. Akhirnya setelah cairan
fermentasi menjadi hangat, akan diperlukan lebih sedikit panas
untuk menyuling alkohol, dan biaya destilasi merupakan faktor
penting dalam biaya total produksi.
Metana bakar dari limbah
Perkenalan pertama manusia dengan gas api hampir-hampir
pasti berasal dari penglihatan cahaya di rawa-rawa. Cahaya indah
ini, disebut 'cahaya malam’ terjadi karena terbakarnya gas di
rawa-rawa, setelah gas tersebut keluar dari tanah. Tiga ribu tahun
yang lalu, buku kuno Cina yaitu / Ching menyatakan adanya api di
rawa-rawa ini, dan kita percaya bahwa penduduk daerah Sichuan
menggunakan gas rawa pada saat itu sebagai bahan bakar.
Komponen utama gas rawa adalah metana, dan pada tahun-tahun
belakangan ini, gas metana telah memegang peranan amat
penting dalam kehidupan kita sehari-hari, terutama sebagai
komponen utama gas alam yang diekstrak dari dasar Laut Utara
dan banyak bagian lain di dunia ini. Lebih dari jutaan tahun,
aktivitas sekian banyak jenis mikroba telah menguraikan sel mati
dari tanaman dan hewan menghasilkan .cadangan metana dalam
jumlah besar.
Sekarang bakteri penghasil mentana (dinamakan
metaranogen) sedang diteliti oleh pakar bioteknologi untuk melihat
bagaimana organisme tersebut dapat memberikan kepada kita
bahan bakar metana. Tujuan umum penyelidikan ini, seperti
diringkaskan oleh beberapa peneliti di California, adalah untuk
melibatkan peranan sarana fermentasi yang digunakan saat ini.
Dalam semua bioteknologi yang didiskusikan sebegitu
jauh,masing-masing proses mempergunakan hanya beberapa
jenis mikroba, dan seringkali hanya satu spesies. Sebaliknya,
sistem pembangkit metana biasanya terdiri dari berbagai jenis
mikroba. Hal ini tidak mengherankan, karena bahan mentah yang
diberikan ke dalam proses biasanya merupakan campuran bahan,
dan agaknya tidak mungkin bahwa satu spesies saja dapat

10. mengolah semua senyawa yang berlainan itu. Jadi, generator
metana yang efisien melibatkan interaksi kompleks di antara
berbagai jenis mikroba, yang masing-masing memainkan peran
penting.
Keragaman bahan mentah dan produknya serta banyaknya
jenis mikroba yang dipergunakan menimbulkan beberapa masalah
kepada pakar bioteknologi. Sistem pembangkit metana memang
berfungsi, tetapi tidak jelas bagaimana mekanismenya. Untuk
dapat merancang proses yang lebih baik, pakar bioteknologi perlu
menemukan dengan tepat organisme mana yang melangsungkan
masing-masing reaksi kimia dan bagaimana semuanya saling
berkaitan. Dihadapkan dengan sekian banyak komposisi yang
tidak menentu ini, kita menyangka bahwa tugas ini sangat rumit.
Namun demikian, banyak informasi yang sekarang sedang
dikumpulkan yang dapat membantu dalam merancang sarana
pembangkit metana yang lebih baik.
Pabrik percobaan penghasil metana yang lebih canggih
sekarang sudah dioperasikan, terutama di Amerika Serikat.
Hampir semuanya mempergunakan proses dua tahap yang
mclibatkan baik ganggang maupun bakteri. Bahkan mentahnya
(kembali terutama air comberan) diberikan ke dalam kolam
dangkal terbuka tempat tumbuhnya ganggang. Ganggang ini
kemudian dipanen dari waktu ke waktu dan dimasukkan ke dalam
alat pencera tempat berbagai bakteri mengkonsumsi ganggang
dan menghasilkan metana. Sistem dua tahapan ini memiliki
keuntungan istimewa yaitu ganggang yang sedang tumbuh
mempergunakan sinar matahari untuk fotosintesis dan, karenanya
lebih banyak biomassa yang diperoleh dibandingkan dengan
apabila organisme ini. hanya mengkonsumsi bahan mentah yang
diberikan. Salah satu kejelekkannya adalah bahwa sejumlah
besar air diperlukan, dan. di tempat yang mmeperoleh banyak
sinar matahari, air mungkin merupakan barang langka. Untunglah
beberapa ganggang dapat hidup di air payau, yang seringkali
merupakan komoditi yang lebih baik. Salah satu ganggang
berfilamen yang bersifat demikian adalah Spirulina, dengan sel

11. berbentuk seperti benang yang saling berkelompok, sehingga
mempermudah pemanenan dibandingkan dengan kebanyakan
mikroba lainnya.
Nampaknya hampir semua jenis bahan tanaman dapat
dipergunakan oleh alat pencema metana, dan kenyataan ini telah
mendorong pengamatan terhadap berbagai kemungkinan.
Beberapa masih merupakan angan-angan tetapi mungkin suatu
hari dapat menjadi kenyataan. Sebagai contoh, telah diusul-kan
untuk menumbuhkan ganggang raksasa (kelp) pada kisi-kisi
raksasa yang mengapung di lautan. Kecepatan tumbuh ganggang
ini dapat cukup tmggi, sampai 14 persen per hari. Jelaslah
masalah praktis yang akan dihadapi men-cakup kerusakan oleh
badai, pemanenan ganggang, memproduksi metana di lautan atau
mengangkut ganggang tersebut ke daratan. Agaknya kemungkin-
an ini sulit dicapai, tetapi memberikan contoh yang baik mengenai
proyek alam ambisius yang sedang diselidiki pada jenis
bioteknologi ini. .
Hidrogen bahan bakar yang dapat diperbarui secara
sempurna ?
Pandangan masyarakat mengenai hidrogen masih dipengaruhi
oleh ingatan akan meledaknya kapal udara Hindenburg. Pada
kenyataannya, hidrogen hampir-hampir tidak lebih berbahaya
dibandingkan dengan banyak bahan bakar lain yang dipergunakan
dirumah-rumah. Hanya harganyalah, dan bukan segi
keamanannya yang telah mengahambat penggunaan hidrogen
sebagai bahan bakar biasa. Apabila usaha para pakar
bioteknologi membuahkan hasil, masalah tersebut dapat diatasi
dalam beerapa tahun mendatang.
Enzim yang melangsungkan pembuatan gas hidrogen yang
menarik ini dinamakan hidrogenese, dan sebegitu jauh enzim ini
telah diekstrak dari kira-kira lima belas spesies bakteri yang
berlainan dan beberapa jenis ganggang. Percobaan untuk
menggunakan organisme ini secara komersial masih pada tahap

12. dini, tetapi kita cukup optimis mengenai prospek berhasilnya hal
tersebut.
Percobaan berskala laboratorium memperlihatkan bahwa
hidrogen di-produksi apabila jenis bakteri ini, contohnya,
Clostridium butyricum, disediakan gula. Sistem ini cenderung
menjadi tidak stabil, dan setelah beberapa lama, bakteri
menghentikan produksi hidrogen. Tidak ada yang mengetahui
dengan pasti mengapa proses ini terhambat, walaupun mungkin
lingkungan tumbuh bakteri sesuai dengan habitat alamiahnya.
Penelitian selanjutnya dapat mengatasi kesulitan ini, dan telah
dilaporkan tanda-tanda menggembirakan seperti pada hasil
pekerjaan beberapa pakar bioteknologi Jepang yang telah
mengimmobilkan sel ciostridium butyricum pada filter dan
memberikannya air limbah yang mengandung gula dari pabrik
alkohol. Bakteri tcrsebut terus memproduksi gas hidrogen selama
lebih dari sebulan, dibandingkan dengan hanya beberapa jam
seperti yang dijumpai pada percobaan terdahulu. Pendekatan lain
adalah memperoleh gas hidrogen dari air melalui kombi-nasi
istimewa tiga jenis teknik bioteknologi. Sistem tersebut telah mulai
terbukti bernilai dalam percobaan laboratorium. Apabiia
disinari, ganggang Chlorella pyrcnoidosa, dapat merangkaikan
dua molckul air dan dua molekul karbon dioksida untuk
rncmbentuk senyawa yang dikenal sebagai glikolat. Senyawa ini,
yang diperoleh dengan memecahkan sel ganggang, kemudian di-
pergunakan sebagai bahan mentah untuk tahap selanjutnya.
Glikolat diberikan kepada enzim yang immobil, yaitu glikolat
oksidase yang diperoleh dari tanaman. Enzim ini mengkatalis
pengubahan glikolat menjadi format. Pada tahap akhir proses ini,
format diberikan ke bakteri yang yang telah diikat pada butiran
gelas, dan bakteri mengkonsumsi format, membebaskan gas
hidrogen dan karbon dioksida. Jadi, jumlah total ketiga tahap
adalah untuk memisahkan atom hidrogen dan oksigen yang
semula tergabung dalam molekul air (lihat Gambar 1).
Pendekatan yang agak berbelok-belok ini terhadap proses yang

13. nampaknya sederhana penting dilakukan karena tidak praktis
untuk memecahkan molekul air hanya dalam satu lahap.
Pakar bioteknologi sedang menyelidiki dengan seksama
metode lain dalam membuat hidrogen. yaitu dengan
memanfaatkun mesin fotosintetik tanaman. Tanpa fotosintesis.
pada hakikatnya semua kehidupan di Bumi ini lambat laun .akan
berhenti. Rantai makanan yang saling berkaitan dan rumit. tempat
semua hewan bergantung dapat dilacak balik menuju organisme
fotosintetik. Tumbuh-tumbuhan, ganggang dan beberapa bakteri
merupakan organisme yang dapat memanfaatkan tenaga
matahari, dan menyediakan energi yang dibutuhkan untuk
mempertahankan kehidupan.
Karena penyesuaian merupakan proses penting, liku-liku
fotosintesis telah dipelajari secara terinci oleh pakar biokimia dan
fisiologi tumbuhan, dan prinsipnya sekarang telah dipahami
dengan baik. Bilamana molekul tertentu (lebih-lebih klorofil)
disinari, molekul ini akan menyerap energi. Energi tersebut
dipindahkan dari satu bagian sel ke bagian lain dan akhirnya
diubah menjadi bentuk yang dapat dipergunakan oleh sel,
terutama ATP. Setelah dipanen dari sinar matahari, energi akan
digunakan untuk menggabungkan air dan karbon dioksida (dari
udara) membentuk molekul organik kompleks yang diperlukan
oleh sel. Pada bagian pertama proses ini, molekul air diuraikan
dan oksigen dibebaskan ke atmosfer.
Tanama tidak membuat gas hidrogen (H2); sebaliknya air
diuraikan menjadi atom oksigen, elektron dan ion hidrogen (H+). Di
dalam sel tanaman normal, ion H+tidak mempunyai kesempatan
untuk saling bereaksi membentuk H2, tetapi dimanfaatkan untuk
membuat senyawa yang kaya akan energi. Untuk menghasilkan
H2, proses ini harus diubah. Hal tersebut manjadi suatu tantangan
besar karena evolusi telah menjamin bahwa tahap-tahap yang
berbeda pada potositensis saling berikatan secara utuh, sehingga
mengubah atau mencegah proses tertentu adalah tugas yang
amat sulit. Walaupun demikian, pakar bioteknologi diberbagai

14. negara telah menghasilkan beberapa rancangan yang
memberikan harapan.
Sebaliknya, para peneliti mempergunakan strukrur oval
kecil, yang dikenal sebagai kloroplas, yang diekstrak dari sel
tanaman. Struktur ini mengandung klorofil dan berbagai senyawa
lain yang menangkap dan menyalurkan energi sinar.
Penyelidikan sedang dilakukan untuk menemukan
komponen yang paling fleksibel bagi masing-masing tahap pada
proses ini. Sebagai contoh, kloroplas yang seringkali
dipergunakan diperoleh dari daun bayam, tetapi beberapa gula
nampaknya memiliki kloroplas yang lebih stabil dan karena itu
mungkin dapat lebih cocok. Masalah utama dengan enzim
hidrogenase adalah bahwa banyak enzim ini bersifat sangat
sensitif terhadap oksigen, dan oksigen diproduksi bilamana air
diuraikan. Hidroganese dari bakteri tertentu telah ditemukan
bersifat lebih kuat dan tidak begitu cepat rusak oleh oksigen.
Hal ini tidak berarti bahwa penelitian yang telah dilakukan
selam
bertahun – tahun terbuang percuma, karena pemahaman yang
lebih terinci mengenai bagaimana alam telah memecahkan
masalah – masalahnya memberikan petunjuk berharga mengenai
bagaimana kita pun harus bertindak demikian. Sebagai contoh,
kemajuan yang mengesankan dalam pembuatan sistem
fotosintetik buatan yang meniru model alamiahnya sekarang
sudah mulai dilaporkan. Meniru sifat hayati (biomimikri ) – belajar
dari dan meniru sifat alamiyahnya – akan menjadi arah utama
bioteknologi pada tahun-tahun mendatang.