PROSPEK DAN POTENSI SORGUM SEBAGAI BAHAN BAKU BIOETANOL

SOERANTO HOEMAN
Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (PATIR),
Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN)
Jl. Cinere, Pasar Jumat, Jakarta Selatan 12070
Tel: 021-7690709, Fax: 7691607, 7513270
e-mail: soeranto@batan.go.id

RINGKASAN

Indonesia memiliki lahan pertanian yang luas, sebagian besar dengan kondisi iklim kering yang sesuai untuk pertanaman sorgum, sehingga berpeluang besar dapat mengembangkan budidaya sorgum. Peluang tersebut didukung dengan kenyataan bahwa  sorgum memiliki daya adaptasi yang luas, dapat tumbuh di hampir semua jenis lahan, tahan terhadap kekeringan, membutuhkan input pertanian yang relatif lebih sedikit, dan banyak berguna baik sebagai sumber bahan pangan, pakan ternak maupun bahan baku bermacam industri. Di antara spesies sorgum terdapat suatu  jenis sorgum manis yang batangnya mengandung kadar gula tinggi. Sorgum manis banyak digunakan sebagai pakan ternak, bahan pembuatan gula cair (sirup), jaggery (semacam gula merah) dan bioetanol. Sebagai sumber energi, bioetanol sorgum telah banyak diteliti dan dikembangkan di beberapa negara seperti di China, Amerika Serikat, India, dan Belgia. Prospek sorgum di Indonesia sangat baik dan dapat dijadikan komoditas andalan mengingat sorgum bisa dikembangkan searah dan sejalan dengan upaya peningkatan produktivitas lahan kosong (lahan marginal, lahan tidur, dan atau lahan non-produktif lainnya) yang jumlahnya sangat luas terdapat di negeri ini. Untuk menggali dan mengembangkan potensi sorgum maka perlu didukung dengan litbang yang kuat dalam berbagai aspek terkait seperti aspek agronomi, pemuliaan tanaman, perbenihan, pasca panen serta pengembangan agribisnis di tingkat hilir. Potensi peningkatan produksi dan kualitas sorgum terbuka luas, diantaranya melalui program pemuliaan tanaman dan pemanfaatan plasma nutfah sorgum secara optimal. Sumber koleksi plasma nutfah sorgum berasal dari varietas lokal, introduksi dari ICRISAT dan China, serta beberapa galur hasil riset pemuliaan tanaman di BATAN. Diantara koleksi plasma nutfah terdapat beberapa jenis sorgum manis yang memiliki peluang dapat dikembangkan lebih lanjut sebagai bahan baku bioetanol. Penelitian sorgum untuk bioetanol telah dilakukan BATAN bekerjasama dengan Balai Besar Teknologi Pati (B2TP) di Lampung, dan termasuk dalam program Riset Insentif Terapan kementerian RISTEK untuk tahun anggaran 2007-2009. Penelitian sorgum juga mendapat dukungan dari International Atomic Energy Agency(IAEA) melalui Technical Cooperation Project INS/5/030 dan Regional Cooperation Agreement Project RAS/5/045.

PENDAHULUAN

Sorgum (Sorghum bicolor) merupakan tanaman biji-bijian (serealia) yang banyak dibudidayakan di daerah beriklim panas dan kering. Sorgum bukan merupakan tanaman asli Indonesia tapi berasal dari wilayah sekitar sungai Niger di Afrika. Domestikasi sorgum dari Etiopia ke Mesir dilaporkan telah terjadi sekitar 3000 tahun sebelum masehi (House, 1985). Sekarang sekitar 80 % areal pertanaman sorgum berada di wilayah Afrika dan Asia, namun produsen sorgum dunia masih didominasi oleh Amerika Serikat, India, Nigeria, Cina, Mexico, Sudan dan Argentina (ICRISAT/FAO, 1996).

Di Indonesia sorgum telah lama dikenal oleh petani khususnya di Jawa, NTB dan NTT. Di Jawa sorgum dikenal dengan nama Cantel, sering ditanam oleh petani sebagai tanaman sela atau tumpang sari dengan tanaman lainnya. Budidaya, penelitian dan pengembangan tanaman sorgum di Indonesia masih sangat terbatas, bahkan secara umum produk sorgum belum begitu populer di mastarakat. Padahal sorgum memiliki potensi besar untuk dapat dibudidayakan dan dikembangkan secara komersial karena memiliki daya adaptasi luas, produktivitas tinggi, perlu input relatif lebih sedikit, tahan terhadap hama dan penyakit tanaman, serta lebih toleran kondisi marjinal (kekeringan, salinitas dan lahan masam). Dengan daya adaptasi sorgum yang luas tersebut membuat sorgum berpeluang besar untuk dikemangkan di Indonesia sejalan dengan optimalisasi pemanfaatan lahan kosong, yang kemungkinan berupa lahan marginal, lahan tidur, atau lahan non-produktif lainnya.

Sorgum adalah tanaman serbaguna yang banyak kegunaannya. Sebagai sumber bahan pangan global sorgum berada di peringkat ke-5 setelah gandum, padi, jagung dan barley (ICRISAT/FAO, 1996). Sedangkan menurut laporan U.S. Grain Council (2005) di Amerika Serikat sorgum merupakan serealia terpenting ketiga. Sorgum dilaporkan memiliki kandungan nutrisi yang baik, bahkan kandungan protein dan unsur-unsur nutrisi penting lainnya lebih tinggi daripada beras sperti terlihat dalam Tabel 1 (DEPKES RI, 1992). Selain digunakan sebagai sumber pangan, sorgum juga dimanfaatkan untuk pakan ternak, yaitu biji sorgum untuk bahan campuran ransum pakan ternak unggas, sedangkan batang dan daun sorgum (stover) untuk ternak ruminansia.

Selain itu, biji sorgum yang mengandung karbohidrat cukup tinggi sering digunakan sebagai bahan baku bermacam industri seperti industri beer, pati, gula cair (sirup), jaggery (semacam gula merah), etanol, lem, cat, kertas, degradable plastics dan lain-lain. Adapula jenis sorghum yang batangnya mengandung kadar gula cukup tinggi dan disebut sorgum manis (sweet sorghum). Sorgum manis sangat ideal digunakan untuk pakan ternak ruminansia, gula cair (sirup), jaggery dan bioetanol (ICRISAT, 1990).

Sorgum memiliki potensi hasil yang relatif lebih tinggi dibanding padi, gandum dan jagung. Bila kelembaban tanah bukan merupakan faktor pembatas, hasil sorgum dapat melebihi 11 ton/ha dengan rata-rata hasil antara 7-9 ton/ha. Pada daerah dengan irigasi minimal, rata-rata hasil sorgum dapat mencapai 3-4 ton/ha (House, 1985). Selain itu, sorgum memiliki daya adaptasi luas mulai dari dataran rendah, sedang sampai dataran tinggi. Hasil biji yang tinggi biasanya diperoleh dari varietas sorgum berumur antara 100-120 hari. Varietas sorgum berumur dalam cenderung akan cocok bila digunakan sebagai tanaman pakan ternak (forage sorghum).

Sorgum terkenal sebagai tanaman yang tahan tumbuh pada kondisi kekeringan. Secara fisiologis, permukaan daun sorgum yang mengandung lapisan lilin dan sistem perakaran yang ekstensif, fibrous dan dalam cenderung membuat tanaman efisien dalam absorpsi dan pemanfaatan air (laju evavotranspirasi sangat rendah). Hasil studi oleh House (1985) menunjukkan bahwa untuk menghasilkan 1 kg akumulasi bahan kering sorgum hanya memerlukan 332 kg air, sedangkan jagung, barley dan gandum berturut-turut memerlukan 368, 434 dan 514 kg air. Dibanding tanaman jagung, sorgum juga memiliki sifat yang lebih tahan terhadap genangan air, kadar garam tinggi dan keracunan aluminium (House, 1985).

Berdasarkan bentuk malai dan tipe spikelet, sorgum diklasifikasikan ke dalam 5 ras yaitu ras Bicolor, Guenia, Caudatum, Kafir, dan Durra. Perbedaan secara visual masing-masing ras disajikan dalam Gambar 1. Ras Durra yang umumnya berbiji putih merupakan tipe paling banyak dibudidayakan sebagai sorgum biji (grain sorgum) dan digunakan sebagai sumber bahan pangan. Diantara ras Durra terdapat varietas yang memiliki batang dengan kadar gula tinggi disebut sebagai sorgum manis (sweet sorghum). Sedangkan ras-ras lain pada umumnya digunakan sebagai biomasa dan pakan ternak.

Tabel 1. Kandungan nutrisi sorgum dibanding sumber pangan lain.

Sumber: DEPKES RI., Direktorat Gizi (1992).

SORGUM SEBAGAI BAHAN BAKU BIOETANOL

Walaupun secara umum sorgum terkenal sebagai tanaman pangan (biji-bijian), sorgum manis lebih terkenal dalam penggunaannya sebagai pakan ternak (livestock fodder). Laju fotosintesis yang tinggi menyebabkan tinggi batang sorgum manis dapat mencapai 5 m, kondisi tanaman yang sangat baik untuk pembuatan silase. Selain itu, batangnya juga kaya akan gula yang selanjutnya dapat diproses menjadi jaggery (semacam gula merah) atau didestilasi untuk menghasilkan bioetanol. Sorgum manis dikenal sebagai tanaman onta atau “a camel among crops” karena memiliki daya adaptasi yang luas dan sangat tahan terhadap kondisi lahan marginal seperti kekeringan, lahan masam, lahan salin dan lahan alkalin (FAO, 2002).

Gambar 1. Klasifikasi ras sorgum berdasarkan tipe spikelet.

China adalah salah satu contoh negara yang telah berhasil mengembangkan sorgum manis sejalan dengan upaya peningkatan produktivitas lahan-lahan bermasalah atau marginal. Pada lahan-lahan semacam itu, ditambah dengan minimnya ketersediaan air untuk pertanian, menyebabkan kesulitan untuk budidaya tanaman tebu (sugar cane) di 20 provinsi yang terletak sepanjang lembah Yellow and Yangtze Rivers. Kondisi ini menyebabkan China harus impor gula sebanyak 2 juta ton per tahun. Menurut hasil riset para ahli China, pada daerah tersebut sangat potensial untuk ditanami sorgum manis karena sorgum manis memerlukan lebih sedikit air dibanding tebu, yaitu hanya sepertiganya saja. Sementara itu, periode pertumbuhan sorgum manis (3-4 bulan) lebih pendek dibanding tebu (7 bulan) sehingga memungkinkan sorgum manis dapat dipanen dua kali dalam setahun.
Dari sisi budidaya agronomi, sorgum manis juga relatif lebih murah dan efisien dibanding tebu. Kebutuhan benih sorgum manis hanya 4-5 kg per hektar, sedangkan untuk menanam 1 ha kebun tebu diperlukan 4.500-6.000 kg stek bibit tebu. Bagi China, sorgum manis merupakan tanaman energi yang sangat potensial karena dapat mengahasilkan 7000 liter etanol per hektar per tahun. Potensi ini akan terus dikembangkan demi mengantisipasi krisis energi negara pada 2016 (FAO, 2002).

Selain China, banyak negara lain yang juga telah mengembangkan sorgum manis sebagai tanaman energi yang menghasilkan bioetanol. Untuk sekali siklus panen, produksi bioetanol sorgum di Amerika Serikat, misalnya, mencapai 10.000 liter/ha/tahun dan di India 3.000–4.000 liter/ha/tahun. Anderson dari Iowa State University melaporkan bahwa sorgum manis mengandung gula yang dapat difermentasi dan hasilnya setara dengan 400-600 gallons etanol per acre, atau kira-kira dua kali dibanding jagung (http://www.energy.iastate.edu/renewable/biomass/cs-anerobic2.html). Di India bioetanol sorgum digunakan diantarnya sebagai bahan bakar untuk lampu penerangan (pressurized ethanol lantern) disebut “Noorie” yang menghasilkan 1.250-1.300 lumens (kira-kira setara dengan bola lampu 100 W), kompor pemasak (pressurized ethanol stove) yang menghasilkan kapasitas panas 3 kW. Selain itu, pemerintah India telah mengeluarkan kebijakan mencampur bioetanol sorgum dengan bensin untuk bahan bakar kendaraan bermotor (Rajvanshi and Nimbkar, 2005).

Studi pemanfaatan bioetanol sorgum untuk campuran bahan bakar kendaraan bermotor juga telah dilakukan di Wallonia (Belgia). Wallonia memerlukan 16 billion hl bahan bakar jenis E5, yaitu campuran antara 95 % petrol + 5 % bioetanol. Sebanyak 800.000 hl etanol diperlukan untuk mencukupi kebutuhan bahan bakar E5 di Wallonia, sumbernya berasal dari sorgum manis (70 %) gan gula bit atau sugar beet (30 %). Studi kelayakan tersebut dilaporkan berhasil membuktikan kemampuan campuran  bioetanol sebagai bahan bakar yang efisien, mengurangi jumlah pemakaian bahan bakar fosil, dan mencegah pencemaran terhadap lingkungan (Sorghal-BioBase, 1997).

PELUANG SORGUM MANIS

Dengan adanya krisis energi di beberapa negara dan semakin berkurangnya jumlah cadangan bahan bakar fosil dalam perut bumi, maka membuka peluang pemanfaatkan sumber bioenergi semakin besar. Bioenergi berasal dari tanaman diharapkan dapat menanggulangi krisis energi di masa depan yang diperkirakan kebutuhannya akan semakin meningkat. Bioenergi tanaman biasanya terlebih dahulu harus diubah menjadi gas bio (biogass) atau etanol (bioetanol) sebelum dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Seperti telah disebut di atas, sorgum manis memiliki peluang yang sangat baik untuk dijadikan bahan pembuatan bioetanol, sumber energi baru dan terbarukan.

Secara tradisional, bioetanol sebenarnya telah lebih lama diproduksi dari molases hasil limbah pengolahan gula tebu (sugar cane). Walaupun harga molases tebu relatif lebih murah, namun bioetanol sorgum memiliki peluang dapat berkompetisi mengingat beberapa kelebihan sorgum manis dibanding tebu sebagai berikut:

•      Tanaman sorgum memiliki produksi biji dan biomass yang jauh lebih tinggi dibanding tanaman tebu.
•      Adaptasi sorgum jauh lebih luas dibanding tebu sehingga sorgum dapat ditanam di hampir semua jenis lahan, baik lahan subur maupun lahan marjinal.
•      Tanaman sorgum memilki sifat lebih tahan terhadap kekeringan, salinitas tinggi dan genangan air dibanding tanaman tebu.
•      Kebutuhan air untuk tanaman  sorgum hanya sepertiga dari tanaman tebu.
•      Sorghum memerlukan pupuk relatif lebih sedikit dan pemeliharaannya lebih mudah daripada tanaman tebu.
•      Laju fotosintesis dan pertumbuhan tanaman sorgum jauh lebih tinggi dan lebih cepat dibanding tanaman tebu.
•      Menanam sorgum lebih mudah, kebutuhan benih hanya 4,5–5 kg/ha dibanding tebu yang memerlukan 4.500–6.000 kg stek batang.
•      Umur panen sorgum lebih cepat yaitu hanya 3-4 bulan, dibanding tebu yang dipanen pada umur 7 bulan.
•      Sorgum dapat diratun sehingga untuk sekali tanam dapat dipanen beberapa kali.

Industri bioetanol memerlukan lahan untuk perkebunan sorgum manis yang luas dan pertanaman harus dilakukan sepanjang tahun, dan sebaiknya tidak memanfaatkan lahan-lahan yang merupakan lahan pertanaman pangan. Dengan asumsi produktivitas sorgum dalam menghasilkan bioetanol sebesar 2000-3500 liter/ha/musim tanam atau 4000-7000 liter/ha/tahun, maka untuk menghasilkan 60 juta kilo liter/tahun bioetanol akan diperlukan lahan seluas 15 juta hektar (Yudiarto, 2005). Belajar dari China, mungkin kita dapat mengarahkan pengembangan sorgum manis di lahan seluas itu sejalan dan searah dengan pemanfaatan lahan-lahan marginal, lahan tidur, atau lahan non-produktif lainnya, sehingga tidak berkompetisi dengan tanaman lain.

Peluang sorgum manis dikembangkan pada lahan kering cukup luas, baik pada wilayah beriklim basah (Sumatera, Kalimantan, Sulawesi dan Papua) maupun wilayah beriklim kering (Nusa Tenggara, Sulawesi Tenggara, dan sebagian Sumatera dan Jawa). Total lahan kering di Indonesia diperkirakan seluas 143.9 juta hektar. Dari luasan tersebut, 31.5 juta ha berupa lahan kering dengan topografi yang datar berombak (kemiringan lereng < 8 %) dan sesuai untuk dibangun perkebunan sorgum (Trikoesoemaningtyas dan Suwarto, 2006). Tanah di lahan kering beriklim basah pada umumnya bersifat masam dan merupakan ciri khas sebagian besar wilayah Indonesia. Lahan-lahan bertanah masam mempunyai tingkat kesuburan tanah yang rendah, dan menjadi kendala dalam produksi tanaman pertanian pada umumnya. Melalui program pemuliaan tanaman, mungkin perlu diteliti genotipe sorgum yang mampu beradaptasi dengan baik pada kondisi lahan pertanian semacam itu.

MENGGALI POTENSI LEWAT PEMULIAAN TANAMAN

Oleh karena sorgum bukan merupakan tanaman asli Indonesia maka keragaman genetik sorgum yang ada masih sangat terbatas. Beberapa varietas sorgum biji (grain sorghum) diintroduksi dari International Crop Research Institute for the Semi-Arid Tropics (ICRISAT) dan dari beberapa negara seperti India, Thailand dan China. Setelah melalui proses pengujian adaptasi dan daya hasil selama beberapa generasi kemudian beberapa varietas introduksi tersebut oleh Departemen Pertanian dilepas menjadi varietas unggul nasional. Sampai saat ini Indonesia telah memiliki beberapa varietas sorgum unggul nasional seperti UPCA, Keris, Mandau, Higari, Badik, Gadam, Sangkur, Numbu dan Kawali. Varietas-varietas unggul nasional tersebut memiliki potensi yang besar untuk dikembangkan pada lahan-lahan pertanian di Indonesia. Belum banyak informasi diperoleh tentang genotipe sorgum manis yang telah dibudidayakan di Indonesia, khususnya yang terkait dengan industri bioetanol.

Sorgum tergolong tanaman berpenyerbuk sendiri (selfpollinated crop) dan diploid (2x=2n=20). Oleh karena itu, sistem pemuliaan tanaman sorgum kira-kira mirip dengan sistem pemuliaan tanaman padi, kedelai dan sebagainya. Seperti halnya pada padi, pemuliaan tanaman sorgum dapat diarahkan menuju perolehan varietas galur murni atau varietas hibrida. Di beberapa negara seperti Amerika Serikat, India dan China, sorgum hibrida telah banyak dikembangkan dan memiliki hasil sampai 15 ton/ha. Di masa depan, Indonesia mungkin perlu juga mengarah pada pengembangan sorgum hibrida apabila nanti budidaya sorgum telah memasyarakat, meluas dan komersial.

Keterbatasan ragam genetik sorgum memacu kita untuk mencari sumber-sumber genetik baru. Upaya tersebut dapat ditempuh melalui program pemuliaan tanaman dengan berbagai metoda seperti seleksi, introduksi, hibridisasi, mutasi, atau bioteknologi. Kombinasi antara metoda-metoda tersebut mungkin dapat dilakukan untuk memperoleh hasil optimal. Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (PATIR), Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN) telah melakukan pemuliaan tanaman sorgum, khususnya dengan metoda kombinasi mutasi induksi dan hibridisasi untuk memperbaiki genotipe tanaman (Soeranto dkk., 2001).

Sumber koleksi plasma nutfah sorgum berasal dari varietas lokal, introduksi dari ICRISAT dan China, dan beberapa galur hasil riset pemuliaan tanaman di BATAN. Dalam koleksi plasma nutfah terdapat beberapa jenis sorgum manis yang memiliki peluang dapat dikembangkan lebih lanjut sebagai bahan baku bioetanol (Soeranto dkk., 2006). Penelitian sorgum untuk bioetanol dilakukan bekerjasama dengan Balai Besar Teknologi Pati (B2TP) di Lampung dan termasuk dalam program Riset Insentif Terapan dari kementerian RISTEK tahun anggaran 2007-2009. Penelitian sorgum juga mendapat dukungan dari International Atomic Energy Agency (IAEA) melalui Technical Co-operation Project (TC Project INS/5/030) dan Regional Co-operation Agreement Project (RCA Project RAS/5/045). Bantuan internasional umumnya diberikan dalam bentuk materi pemuliaan (breeding materials), peralatan laboratorium, bahan penelitian, tenaga ahli (experts), pelatihan (training), serta seminar dan workshop.

KESIMPULAN

Indonesia memiliki potensi besar untuk dapat mengembangkan sorgum sebagai sumber bahan pangan, pakan ternak dan atau sumber energi baru dan terbarukan (bioetanol). Adanya kecenderungan krisis pangan dan energi dimasa mendatang membuat sorgum memiliki prospek yang cerah untuk dikembangkan. Potensi peningkatan produksi dan kualitas sorgum untuk tujuan spesifik terbuka luas, diantaranya melalui program pemuliaan tanaman dan pemanfaatan plasma nutfah sorgum secara optimal. Untuk menghindari kompetisi dalam penggunaan lahan, pengembangan sorgum dapat diarahkan sejalan dengan upaya peningkatan produktivitas lahan kosong (lahan marginal, lahan tidur, dan atau lahan non-produktif lainnya). Pembangunan industri bioetanol berbasis sorgum perlu didukung dengan dasar litbang yang kuat. Kerjasama antara lembaga litbang baik nasional maupun internasional, dan juga dengan mitra swasta, perlu terus ditingkatkan untuk memperkuat aspek agronomi, pemuliaan tanaman, perbenihan, pasca panen serta pengembangan agribisnis sorgum khususnya untuk bioetanol.

REFERENSI

DEPKES RI., Direktorat Gizi. (1992). Daftar Komposisi Bahan Makanan. Penerbit Bhratara-Jakarta. 57p.

FAO, Agricultural Department. (2002). Sweet Sorghum in China. World Food Summit, 10-13 June 2002. http//www.fao.org/ag.

House, L. R. (1985). A Guide to Sorghum Breeding. International Crops Research Institute for Semi-Arid Tropics. Andhra Pradesh, India. 238p.

ICRISAT/FAO. (1996). The World Sorghum and Millet Economies: Facts, trend and outlook. Published by FAO and ICRISAT. ISBN 92-5-103861-9. 68p.

ICRISAT. (1990). Industrial Utilization of Sorghum. Proceedings of Symposium on the Current Status and Potential of Industrial Uses of Sorghum. 59p.

Rajvanshi, A.K. and Nimbkar, N. (2005). Sweet Sorghum R & D at the Nimbkar Agricultural Research Institute (NARI). PO. Box 44, Phaltan – 415 523, Maharashtra, India. (www.nariphaltan.virtualave.net/sorghum.htm).

SOERANTO, H., NAKANISHI, T.M. dan RAZZAK, T.M. (2001). Mutation breeding in sorghum in Indonesia. Radioisotope Journal, Vol. 50, No. 5. The Japan Radioisotope Association. P169-175.

Soeranto, H., Sihono dan Parno. Perbaikan genetik sorgum melalui program pemuliaan tanaman. Makalah dalam Fukus Grup Diskusi “Prospek Sorgum untuk Mendukung Ketahanan Pangan dan Energi”. MENRISTEK-BATAN. Serpong, 5 Sept. 2006.

Sorghal-BioBase. (1997). Agronomic aspects of Sweet Sorghum and its utilization as biofuels in Wallonia (Belgium). European Energy Crops InterNetwork (Doc. B10092).

Trikoesoemaningtyas dan Suwarto. (2006). Potensi pengembangan sorgum di lahan marginal. Makalah dalam Fukus Grup Diskusi “Prospek Sorgum untuk Mendukung Ketahanan Pangan dan Energi”. MENRISTEK-BATAN. Serpong, 5 Sept. 2006.

U.S. Grain Council. (2005). White Sorghum, the New Food Grain. All About White Sorghum.

Yudiarto, M. A. (2005). Pemanfaatan sorgum sebagai bahan baku bioetanol. Makalah dalam Fukus Grup Diskusi “Prospek Sorgum untuk Mendukung Ketahanan Pangan dan Energi”. MENRISTEK-BATAN. Serpong, 5 Sept. 2006.

Up