Bagaimana AI Dapat Mengubah Ekstraksi Senyawa Tanaman Berharga

Obat paling awal yang dikenal manusia adalah tanaman dengan senyawa aktif yang membantu meredakan rasa sakit, menurunkan demam, melawan penyakit, dll. Hingga kini, farmakobotani merupakan bidang yang sangat penting dalam kedokteran modern, dan molekul langka secara rutin ditemukan pada tanaman umum maupun yang kurang umum untuk mengembangkan terapi baru.

Salah satu masalah adalah bahwa senyawa-senyawa ini dapat memiliki kekuatan medis namun hadir dalam jumlah kecil pada tanaman, atau tanaman tersebut sulit dibudidayakan. Dalam kedua kasus, hal ini berarti obat yang dihasilkan dapat sangat mahal, terutama ketika tidak ada cara yang layak untuk mensintesis secara kimia senyawa yang diinginkan.

Oleh karena itu, setiap perbaikan yang mengoptimalkan ekstraksi molekul aktif dari tanaman dapat memiliki implikasi ekonomi dan medis yang besar.

Sebuah tim peneliti Iran dari Islamic Azad University, Tarbiat Modares University, dan Isfahan University of Technology telah menggunakan AI untuk mengoptimalkan ekstraksi senyawa berharga dengan CO₂ superkritis. Mereka mempublikasikan temuan mereka di CO2 Utilization¹, dengan judul “Intensifikasi proses berbasis CO₂ yang berkelanjutan untuk ekstraksi minyak esensial Nepeta crispa menggunakan ultrasonik berbantuan superkritis CO₂: Optimasi dan pemodelan pembelajaran mesin”.

Mengekstrak Farmakope Tanaman

Berbagai macam herbal dan tanaman aromatik, berkat sifat dan manfaat berharga mereka yang sebagian besar berasal dari minyak esensial, telah menemukan aplikasi luas di industri farmasi, makanan, kosmetik, cat, dan kimia. Minyak esensial adalah konstituen volatil yang terdiri dari campuran kimia kompleks yang mengandung berbagai jenis molekul.

Teknik tradisional untuk ekstraksi minyak esensial dari bahan tanaman, seperti hidrodistilasi, distilasi uap, dan ekstraksi berbasis pelarut organik, memiliki beberapa keterbatasan inheren:

• Potensi kontaminasi produk yang diekstrak akibat penggunaan pelarut organik.
• Kebutuhan untuk menghilangkan pelarut setelahnya.
• Toksisitas dan mudah terbakar pelarut.
• Biaya operasional tinggi dan kebutuhan energi signifikan untuk mencapai hasil yang dapat diterima

Dalam beberapa tahun terakhir, ekstraksi berbantuan ultrasonik (UAE) telah menarik banyak perhatian karena hasil superiornya (hasil, penggunaan pelarut, kecepatan) melalui kavitasi akustik, yang merusak dinding sel tanaman dan memfasilitasi pelepasan senyawa bioaktif serta minyak esensial.

Sementara itu, fluida superkritis (SCF), khususnya karbon dioksida superkritis (SC-CO₂), semakin diakui sebagai alternatif efektif dibandingkan media ekstraksi konvensional.

Fluida superkritis adalah zat kimia yang ditekan di atas titik di mana fase cair dan gas yang terpisah menghilang. Jadi secara teknis ia berupa gas, namun sebagian besar berperilaku seperti cairan.

Di antara keunggulan CO₂ adalah tidak mudah meledak, tidak beracun, biaya rendah, tidak mudah terbakar, dan tidak korosif. Ia juga menjaga integritas alami senyawa bioaktif dan dapat memberikan selektivitas tinggi dalam ekstraksi melalui kontrol tekanan dan suhu yang tepat.

Mengoptimalkan Ekstraksi Berbasis CO₂ Superkritis

Efisiensi aktual ekstraksi dengan CO₂ superkritis bergantung pada berbagai faktor, termasuk tekanan, waktu ekstraksi, volume ko‑solven, suhu, ukuran partikel, dan laju aliran CO₂. Oleh karena itu, menemukan konfigurasi ideal untuk suatu senyawa pada tanaman tertentu dapat cukup sulit dan hingga kini lebih merupakan seni daripada ilmu.

Model statistik dan matematika dapat membantu, namun mereka kompleks untuk dirancang dalam praktik.

Untuk mengoptimalkan metode tersebut, para peneliti menggunakan algoritma pembelajaran mesin yang disebut ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System) dan algoritma Particle Swarm Optimization (PSO).

Menyempurnakan Ekstraksi dengan CO₂ & AI

Pemilihan Tanaman & Pengujian

Nepeta crispa adalah tanaman yang dipilih sebagai uji oleh peneliti. Berbagai spesies Nepeta memiliki spektrum luas aktivitas biologis, seperti efek antibakteri, antivirus, dan antijamur. Dalam pengobatan tradisional, N. crispa telah digunakan sebagai obat antitusif, antispasmodik, diuretik, diaforetik, anti-asma, emmenagog, dan sedatif.

Sumber: WorldPlant

Para peneliti membandingkan ekstraksi senyawa aktif dari tanaman ini dengan 3 metode berbeda:

• SC-CO₂ dalam kondisi optimal
• Hidrodistilasi
• Ekstraksi berbantuan ultrasonik

19 senyawa kimia diidentifikasi, menyusun 97-99% dari total minyak esensial yang diekstrak, dengan CO₂ superkritis menjadi metode paling produktif, dengan hasil ekstraksi hampir sempurna. Komposisi keseluruhan dan profil kualitatif minyak esensial serupa di semua teknik.

Sumber: CO2 Utilization

Membangun & Menguji Model AI

Berbagai konfigurasi yang melibatkan tipe dan jumlah variabel input yang berbeda (suhu, tekanan, laju aliran massa, dan volume ko‑solven), dengan ANFIS menggunakan backpropagation dan algoritma hibrida untuk mengoptimalkan sistem neuro‑fuzzy.

Sumber: CO2 Utilization

Secara keseluruhan, suhu tidak berpengaruh signifikan pada ekstraksi, sementara tekanan dan laju aliran CO₂ lebih penting, dan penambahan ko‑solven (etanol) juga penting.

Untuk memeriksa apakah model yang memprediksi ekstraksi CO₂ superkritis akurat, para ilmuwan mengujinya terhadap beberapa percobaan. Prediksi hasil ekstraksi, dalam setiap kasus, hampir sempurna mencocokkan hasil eksperimental.

Kondisi operasi optimal untuk proses tersebut ditemukan berupa tekanan 34 MPa, suhu 112 °F / 44,8 °C, laju aliran massa 1,1 g/menit, dan volume ko‑solven 370 µL.

Masa Depan Pemanfaatan Sumber Daya

Studi ini merupakan salah satu dari banyak contoh bagaimana bahkan sistem AI yang relatif sederhana dapat digunakan untuk aplikasi niche dengan dampak penting. Misalnya, dalam kasus ini, optimasi ekstraksi molekul medis dari tanaman, berpotensi menghasilkan terapi baru atau lebih murah, sekaligus mengurangi dampak ekologi dari ekstraksi sumber daya dengan memanfaatkan sumber daya terbarukan dan tidak mencemari.

Seiring skala sistem ini meningkat, potensi ekonomi dapat melampaui ekstraksi botani itu sendiri, menciptakan peluang bagi pemasok gas industri, perusahaan rekayasa proses, penyedia otomasi, dan perusahaan AI yang membantu produsen mengurangi biaya dan meningkatkan throughput.

CO₂ superkritis juga kemungkinan akan semakin banyak digunakan, misalnya, pengujian turbin CO₂ superkritis revolusioner “Chaotan One” di China, yang menggantikan uap superkritis tradisional dengan CO₂ untuk secara radikal meningkatkan produksi energi turbin.

Berinvestasi dalam Aplikasi Industri CO₂

Linde Plc

Linde adalah salah satu perusahaan gas industri terbesar di dunia, bersama pesaing seperti Air Products and Chemicals (APD ) (ikuti tautan untuk laporan kami tentang perusahaan tersebut), dengan penjualan mencapai $34 Miliar pada tahun 2025. Perusahaan ini didirikan di Jerman pada tahun 1879 dan bergabung dengan raksasa lain di sektor ini, Praxair, pada tahun 2018.

Saat ini, Linde aktif dalam produksi gas murni yang diekstraksi dari atmosfer, termasuk gas langka, serta gas yang diproduksi oleh industri seperti LNG (helium), hidrokarbon (etilena, propana, CO, CO₂), dan produksi hidrogen.

Sumber: Linde

Penjualan didominasi secara geografis oleh Amerika (45% penjualan) dan wilayah EMEA (25%). Karena hampir setiap proses industri membutuhkan gas ini, basis pelanggan Linde sangat beragam, dengan industri terbesar yang dilayani adalah kimia & energi (21% penjualan), manufaktur (21%), perawatan kesehatan (17%), dan pertambangan (13%).

Bergantung pada jenis gas dan pelanggan, Linde memproduksi baik secara langsung di lokasi industri menggunakan gas tersebut atau di fasilitas terpusat dan kemudian mengirimkannya ke pengguna akhir.

Sumber: Linde

Gas industri merupakan sektor di mana skala menjadi keunggulan kompetitif yang tahan lama, karena membantu perusahaan membangun reputasi keandalan (pengiriman cepat, pasokan responsif) serta mengurangi biaya modal dan pengeluaran R&D melalui volume produksi yang lebih besar dan jaringan distribusi yang luas.

Baik hidrogen hijau maupun penangkapan karbon merupakan peluang pertumbuhan lebih bagi perusahaan dibandingkan hanya pertumbuhan produksi industri global, karena memberikan arena baru bagi ekspansi di sektor energi.

Sumber: Linde

Berita dan Perkembangan Saham Linde (LIN) Terbaru

Studi Dirujuk

^{1. Mitra Amani, Nedasadat Saadati Ardestani, Seyyed Mohammad Ghoreishi.Intensifikasi proses berbasis CO₂ yang berkelanjutan untuk ekstraksi minyak esensial Nepeta crispa menggunakan ultrasonik berbantuan superkritis CO₂: Optimasi dan pemodelan pembelajaran mesing. CO2 Utilization. 10 Juli 2026. Artikel: 103519. Volume: Volume 110. 10.1016/j.jcou.2026.103519}