Pemanfaatan Energi Biofuel

 Oleh : (Aris Akbar Setiawan, @ProyekK02, @K12-Aris)

Abstrak

Bayangkan jika di dunia ini tidak ada lagi bahan bakar fosil. Apa yang akan digunakan untuk menyalakan mesin kendaraan Anda? Bagaimana memasak makanan sehari-hari Anda? Apa yang membuat pembangkit listrik dan industri dapat berjalan dengan baik? Kita membutuhkan biofuel – sumber energi alternatif terbarukan yang terbuat dari minyak kelapa sawit.

Biofuel atau bahan bakar hayati merupakan bahan bakar yang bahan bakunya terbuat dari tumbuh-tumbuhan (disebut Bahan Bakar Nabati/BBN), misalnya biodiesel terbuat dari minyak sawit, dan ada 40 jenis tanaman lain, danyang dikembangkan sekarang ini adalah tanaman jarak. Bioethanol terbuat dari tanaman singkong, jagung, atau pati-patian. Biofuel bermanfaat, a.l. Dapat menggantikan minyak tanah (Biooil), dapat menggantikan Solar (Biodiesel), dan dapat menggantikan premium (Bioethanol).Untuk mencapai kwalitas produksi yang terbaik, BPPT telah mengembangkan tahapan mulai dari Lab,sampai ke proses produksi hingga kepada pengecekan produk, yang akhirnya mengeluarkan standar produksi yang disebut Standar Nasional. Saat ini, Standar Nasional untuk Bioediesel dan Bioethanolsudah ada, dan untuk Standar Nasional Biooil masih dalam proses. Produk Biodiesel dan Bioethanol yang sudah memenuhi standar telah siap digunakan. Standar Nasional ini berguna untuk bisnis.

Kata kunci : Biofuel, pemanfaatan

Apakah biofuel merupakan alternatif energi yang tepat?

Dunia telah mengalami mencairnya permukaan es, meningkatnya suhu udara dan terjadinya bencana alam. Ilmuwan mengemukakan bahwa salah satu alasan utama perubahan iklim yang drastis ini adalah akibat konsumsi bahan bakar fosil yang berlebihan dan terlepasnya gas rumah kaca ke atmosfir yang menipis.

Menurut Departemen Energi Amerika, biofuel seperti ethanol menghasilkan karbon dioksida hingga 48 persen lebih sedikit daripada bensin konvensional sementara penggunaan biodiesel hanya melepaskan seperempat jumlah karbon dioksida yang dikeluarkan diesel konvensional. Hal ini menjadi pilihan yang jauh lebih ramah lingkungan jika dibandingkan dengan bahan bakar fosil.

Tidak seperti bahan lain yang tak terbaharui, biofuel dapat diproduksi terus-menerus karena kita selalu dapat menanam lebih banyak tanaman untuk menjadi bahan bakar. Terlebih lagi komunitas ilmuwan telah menunjukkan tingkat produktivitas tanaman nabati yang lebih tinggi dapat menangani beberapa masalah deforestasi yang erat kaitannya dengan biofuel. Oleh karena itu minyak kelapa sawit yang memiliki hasil panen tertinggi di antara tanaman nabati lainnya diyakini menjadi bahan baku paling ekonomis untuk biodiesel. Siklus hidup pohon kelapa sawit 30 tahun juga berarti nilai penyerapan karbon yang dilepaskan ke atmosfer tinggi.

Pada masa yang akan datang mungkin tak ada lagi bahan bakar fosil dan kita dapat menggunakan biofuel sebagai sumber energi alternatif yang aman dan terbarukan.

Energi biomassa dari Limbah

Penggunaan limbah biomassa untuk memproduksi energi mampu mengurangi berbagai permasalahan manajemen polusi dan pembuangan, mengurangi penggunaan bahan bakar fosil, serta mengurangi emisi gas rumah kaca. Uni Eropa telah mempublikasikan sebuah laporan yang menyoroti potensi energi bio yang berasal dari limbah untuk memberikan kontribusi bagi pengurangan pemanasan global. Laporan itu menyimpulkan bahwa pada tahun 2020 nanti 19 juta ton minyak tersedia dari biomassa, 46% dari limbah bio: limbah padat perkotaan, residu pertanian, limbah peternakan, dan aliran limbah terbiodegradasi yang lain.

Tempat penampungan akhir sampah menghasilkan sejumlah gas karena limbah yang dipendam di dalamnya mengalami pencernaan anaerobik. Secara kolektif gas-gas ini dikenal sebagai landfil gas (LFG) atau gas tempat pembuangan akhir sampah. Landfill gas bisa dibakar baik secara langsung untuk menghasilkan panas atau menghasilkan listrik bagi konsumsi publik. Landfill gas mengandung sekitar 50% metana, gas yang juga terdapat di dalam gas alam.

Biomassa bisa berasal dari limbah materi tanaman. Gas dari tempat penampungan kotoran manusia dan hewan yang memasuki atmosfer merupakan hal yang tidak diinginkan karena metana adalah salah satu gas rumah kaca yang potensil pemanasan globalnya melebihi karbondioksida. Frank Keppler dan Thomas Rockmann menemukan bahwa tanaman hidup juga memproduksi metana CH₄.

Bahan bakar berbentuk cair bagi transportasi

Sebagian besar bahan bakar transportasi berbentuk cairan, sebab berbagai kendaraan biasanya membutuhkan kepadatan energi yang tinggi. Kendaraan biasanya membutuhkan kepadatan kekuatan yang tinggi yang bisa disediakan oleh mesin pembakaran dalam. Mesin ini membutuhkan bahan bakar pembakaran yang bersih untuk menjaga kebersihan mesin dan meminimalisir polusi udara. Bahan bakar yang lebih mudah dibakar dengan bersih biasanya berbentuk cairan dan gas. Dengan begitu cairan (serta gas-gas yang bisa disimpan dalam bentuk cair) memenuhi persyaratan pembakaran yang portabel dan bersih. Selain itu cairan dan gas bisa dipompa, yang berarti penanganannya mudah dimekanisasi, dan dengan begitu tidak membutuhkan banyak tenaga.

Biofuel Generasi Pertama

1.      Minyak Sayur

Minyak sayur dapat digunakan sebagai makanan atau bahan bakar; kualitas dari minyak dapat lebih rendah untuk kegunaan bahan bakar. Minyak sayur dapat digunakan dalam mesin diesel yang tua (yang dilengkapi dengan sistem injeksi tidak langsung, tetapi hanya dalam iklim yang hangat. Dalam banyak kasus, minyak sayur dapat digunakan untuk memproduksi biodiesel, yang dapat digunakan kebanyakan mesin diesel bila dicampur dengan bahan bakar diesel konvensional. MAN B&W Diesel, Wartsila dan Deutz AG menawarkan mesin yang dapat digunakan langsung dengan minyak sayur. Minyak sayur bekas yang diproses menjadi biodiesel mengalami peningkatan, dan dalam skala kecil, dibersihkan dari air dan partikel dan digunakan sebagai bahan bakar.

2.      Biodiesel

Biodiesel merupakan biofuel yang paling umum di Eropa. Biodiesel diproduksi dari minyak atau lemak menggunakan transesterifikasi dan merupakan cairan yang komposisinya mirip dengan diesel mineral. Nama kimianya adalah methyl asam lemak (atau ethyl) ester (FAME). Minyak dicampur dengan sodium hidroksida dan methanol (atau ethanol_ dan reaksi kimia menghasilkan biodiesel (FAME) dan glycerol. 1 bagian glycerol dihasilkan untuk setiap 10 bagian biodiesel.

Biodiesel dapat digunakan di setiap mesin diesel kalau dicampur dengan diesel mineral. Di beberapa negara produsen memberikan garansi untuk penggunaan 100% biodiesel. Kebanyakan produsen kendaraan membatasi rekomendasi mereka untuk penggunaan biodiesel sebanyak 15% yang dicampur dengan diesel mineral. Di kebanyakan negara Eropa, campuran biodiesel 5% banyak digunakan luas dan tersedia di banyak stasiun bahan bakar.

Di AS, lebih dari 80% truk komersial dan bis kota beroperasi menggunakan diesel. Oleh karena itu penggunaan biodiesel AS bertumbuh cepat dari sekitar 25 juta galon per tahun pada 2004 menjadi 78 juta galon pada awal 2005. Pada akhir 2006, produksi biodiesel diperkirakan meningkat empat kali lipat menjadi 1 miliar galon. 

3.      Bioalkohol

Alkohol yang diproduksi secarai biologi, yang umum adalah ethanol, dan yang kurang umum adalah propanol dan butanol, diproduksi dengan aksi mikroorganisme dan enzym melalui fermentasi gula atau starch, atau selulosa. Biobutanol seringkali dianggap sebagai pengganti langsung bensin, karena dapat digunakan langsung dalam mesin bensin.

Butanol terbentuk dari fermentasi ABE (aseton, butanol, etanol) dan eksperimen modifikasi dari proses tersebut memperlihatkan potensi yang menghasilkan energi yang tinggi dengan butanol sebagai produk cair. Butanol dapat menghasilkan energi yang lebih banyak dan dapat terbakar "langsung" dalam mesin bensin yang sudah ada (tanpa modifikasi mesin). Dan lebih tidak menyebabkan korosi dan kurang dapat tercampur dengan air dibanding ethanol, dan dapat didistribusi melalui infrastruktur yang telah ada. Dupont dan BP bekerja sama untuk menghasilkan butanol.

Bahan bakar etanol merupakan biofuel paling umum di dunia, terutama bahan bakar etanol di Brazil. Bahan bakar alkohol diproduksi dengan cara fermentasi gula yang dihasilkan dari gandum, jagung, bit gula, tebu, molasses dan gula atau amilum yang dapat dibuat pembuatan alkohol (seperti kentang dan sisa buah, dll). Produksi etanol menggunakan digesti enzim untuk menghasilkan gula dari amilum, fermentasi gula, distilasi dan pengeringan. Proses ini membutuhkan banyak energi untuk pemanasan (seringkali menggunakan gas alam).

Produksi etanol selulosa menggunakan tanaman non-pangan atau produk sisa yang tak bisa dikonsumsi, yang tidak mengakibatkan dampak pada siklus makanan.

Memproduksi etanol dari selulosa merupakan langkah-tambahan yang sulit dan mahal dan masih menunggu penyelesaian masalah teknis. Ternak yang memakan rumput dan menggunakan proses digestif yang lamban untuk memecahnya menjadi glukosa (gula). Dalam laboratorium ethanol selulosik, banyak proses eksperimental sedang dilakukan untuk melakukan hal yang sama, dan menggunakan cara tersebut untuk membuat bahan bakar ethanol.

Beberapa ilmuwan telah mengemukakan rasa prihatin terhadap percobaan teknik genetika DNA rekombinan yang mencoba untuk mengembangkan enzym yang dapat memecah kayu lebih cepat dari alam, makhluk mikroskopik tersebut dapat tidak sengaja terlepas ke alam, tumbuh secara eksponensial, disebarkan oleh angin, dan pada akhirnya menyebabkan kerusakan struktur seluruh tanaman, yang dapat mengakhiri produksi oksigen yang dilepaskan oleh proses fotosintesis tumbuhan.

Ethanol dapat digunakan dalam mesin bensin sebagai pengganti bensin; ethanol dapat dicampur dengan bensin dengan persentase tertentu. Kebanyakan mesin bensin dapat beroperasi menggunakan campuran ethanol sampai 15% dengan bensin. Bensin dengan ethanol memiliki angka oktan yang lebih tinggi, yang berarti mesin dapat terbakar lebih panas dan lebih efisien.

Bahan bakar ethanol memiliki BTU yang lebih rendah, yang berarti memerlukan lebih banyak bahan bakar untuk melakukan perjalan dengan jarak yang sama. Dalam mesin kompresi-tinggi, dibutuhkan bahan bakar dengan sedikit ethanol dan pembakaran lambat untuk mencegah pra-ignisi yang merusak (knocking).

Ethanol sangat korosif terhadap sistem pembakaran, selang dan gasket karet, alumunium, dan ruang pembakaran. Oleh karena itu penggunaan bahan bakar yang mengandung alkohol ilegal bila digunakan pesawat. Untuk campuran ethanol konsentrasi tinggi atau 100%, mesin perlu dimodifikasi.

Ethanol yang meyebabkan korosif tidak dapat disalurkan melalui pipa bensin, oleh karena itu diperlukan truk tangki stainless-steel yang lebih mahal, meningkatkan konsumsi biaya dan energi yang dibutuhkan untuk mengantar ethanol ke konsumen.

Banyak produsen kendaraan sekarang ini memproduksi kendaraan bahan bakar fleksibel, yang dapat beroperasi dengan kombinasi bioethanol dan bensin, sampai dengan 100% bioethanol.

Alkohol dapat bercampur dengan bensin dan air, jadi bahan bakar ethanol dapat tercampur setelah proses pembersihan dengan menyerap kelembaban dari atmosfer. Air dalam bahan bakar ethanol dapat mengurangi efisiensi, menyebabkan mesin susah dihidupkan, menyebabkan gangguan operasi, dan mengoksidasi aluminum (karat pada karburator dan komponen dari besi).

4.      Biogas

Biogas diproduksi dengan proses digesti anaerobik dari bahan organik oleh anaerobe. Biogas dapat diproduksi melalui bahan sisa yang dapat terurai atau menggunakan tanaman energi yang dimasukan ke dalam pencerna anaerobik untuk menambah gas yang dihasilkan. Hasil sampingan, digestate, dapat digunakan sebagai bahan bakar bio atau pupuk.

Biogas mengandung methane dan dapat diperoleh dari digester anaerobik industri dan sistem pengolahan biologi mekanik. Gas sampah adalah sejenis biogas yang tidak bersih yang diproduksi dalam tumpukan sampah melalui digesti anaerobik yang terjadi secara alami. Bila gas ini lepas ke atmosfer, gas ini merupakan gas rumah kaca.

Oils and gases can be produced from various biological wastes:

• Thermal depolymerization of waste can extract methane and other oils similar to petroleum.
• GreenFuel Technologies Corporation developed a patented bioreactor system that uses nontoxic photosynthetic algae to take in smokestacks flue gases and produce biofuels such as biodiesel, biogas and a dry fuel comparable to coal.

5.      Biofuel Padat

Biogas diproduksi dengan proses digesti anaerobik dari bahan organik oleh anaerobe. Biogas dapat diproduksi melalui bahan sisa yang dapat terurai atau menggunakan tanaman energi yang dimasukan ke dalam pencerna anaerobik untuk menambah gas yang dihasilkan. Hasil sampingan, digestate, dapat digunakan sebagai bahan bakar bio atau pupuk.

Biogas mengandung methane dan dapat diperoleh dari digester anaerobik industri dan sistem pengelolaan biologi mekanik. Gas sampah adalah sejenis biogas yang tidak bersih yang diproduksi dalam tumpukan sampah melalui digesti anaerobik yang terjadi secara alami. Bila gas ini lepas ke atmosfer, gas ini merupakan gas rumah kaca.

Oils and gases can be produced from various biological wastes:

• Thermal depolymerization of waste can extract methane and other oils similar to petroleum.
• GreenFuel Technologies Corporation developed a patented bioreactor system that uses nontoxic photosynthetic algae to take in smokestacks flue gases and produce biofuels such as biodiesel, biogas and a dry fuel comparable to coal.

6.      Syngas

dihasilkan oleh kombinasi proses pyrolysis, kombusi, dan gasifikasi. Bahan bakar bio dikonversi menjadi karbon monoksida dan energi melalui pyrolysis. Masukan oksigen terbatas diberikan untuk mendukung kombusi. Gasifikasi mengubah materi organik menjadi hidrogen dan karbon monoksida. Campuran gas yang dihasilkan, syngas, adalah bahan bakar.

Biofuel generasi kedua

Para pendukung biofuel mengklaim telah memiliki solusi yang lebih baik untuk meningkatkan dukungan politik serta industri untuk, dan percepatan, implementasi biofuel generasi kedua dari sejumlah tanaman yang tidak digunakan untuk konsumsi manusia dan hewan, di antaranya cellulosic biofuel.Proses produksi biofuel generasi kedua bisa menggunakan berbagai tanaman yang tidak digunakan untuk konsumsi manusia dan hewan yang diantaranya adalah limbah biomassa, batang/tangkai gandum, jagung, kayu, dan berbagai tanaman biomassa atau energi yang spesial (contohnya Miscanthus). Biofuel generasi kedua (2G) menggunakan teknologi biomassa ke cairan, diantaranya cellulosic biofuel dari tanaman yang tidak digunakan untuk konsumsi manusia dan hewan.

Sebagian besar biofuel generasi kedua sedang dikembangkan seperti biohidrogen, biometanol, DMF, Bio-DME, Fischer-Tropsch diesel, biohydrogen diesel, alkohol campuran dan diesel kayu. Produksi cellulosic ethanol mempergunakan berbagai tanaman yang tidak digunakan untuk konsumsi manusia dan hewan atau produk buangan yang tidak bisa dimakan. Memproduksi etanol dari selulosa merupakan sebuah permasalahan teknis yang sulit untuk dipecahkan. Berbagai hewan ternak pemamah biak (seperti sapi) memakan rumput lalu menggunakan proses pencernaan yang berkaitan dengan enzim yang lamban untuk menguraikannya menjadi glukosa (gula). Di dalam labolatorium cellulosic ethanol, berbagai proses eksperimen sedang dikembangkan untuk melakukan hal yang sama, lalu gula yang dihasilkan bisa difermentasi untuk menjadi bahan bakar etanol. Para ilmuwan juga sedang bereksperimen dengan sejumlah organisme hasil rekayasa genetika penyatuan kembali DNA yang mampu meningkatkan potensi biofuel seperti pemanfaatan tepung rumput Gajah (Panicum virgatum).

Jerami tanaman minyak biji Rapa sebagai salah satu sumber energi alternatif penting dimasa depan. Jerami minyak biji Rapa kebanyakan tidak lagi digunakan petani, hanya sebagai kompos dan tempat tidur hewan ternak. Tetapi dengan memanfaatkan jerami minyak biji Rapa akan menghasilkan energi alternatif Biofuel terbarukan. Ilmuwan dari Institute of Food Research mencari cara, bagaimana mengubah jerami dari minyak biji Rapa menjadi energi alternatif biofuel. Penemuan awal menunjukkan bagaimana proses pembuatan biofuel bisa diproduksi lebih efisien, serta bagaimana meningkatkan produksi jerami minyak biji Rapa dapat ditingkatkan. Jerami dari tanaman seperti gandum, barley, dan minyak biji Rapa dipandang sebagai sumber potensial energi biomassa untuk meningkatkan produksi biofuel generasi kedua. Setidaknya produksi di Inggris mencapai sekitar 12 juta ton jerami minyak biji Rapa. Dalam kenyataannya, minyak biji Rapa banyak digunakan untuk tempat tidur hewan ternak dan kompos dan pembangkit energi. Jerami berisi campuran gula yang dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif biofuel, dimana dalam penggunaannya tidak bersaing dengan produksi pangan melainkan merupakan solusi berkelanjutan dalam hal pemanfaatan limbah. Gula yang ada pada jerami tidak dapat diakses oleh enzim yang membebaskannya agar dapat dikonversi menjadi energi alternatif biofuel, sehingga perawatan sebelum pengelolaan jerami akan sangat diperlukan. 

Daftar Pustaka

Wikimedia. 2018. Bahan Bakar Hayati. https://id.wikipedia.org/wiki/Serbuk_gergaji  (diakses 23 September 2018)

Teo Elizabeth dan Dalmia Anirudh. 2017. Biofuel Sumber Energi Alternatif. https://www.smart-tbk.com/biofuel-sumber-energi-alternatif/ (diakses 23 september 2018)

Almendah. 2014. 8 Sumber Energi Terbarukan Di Indonesia. https://alamendah.org/2014/09/09/8-sumber-energi-terbarukan-di-indonesia/  (Diakses 23 September 2018)

Zuhra. 2017. Biofuel dari jagung lebih besar biaya dari manfaatnya. https://tirto.id/biofuel-dari-jagung-lebih-besar-biaya-dari-manfaatnya-csAP   (23 September 2018)