BIO-Energy

Bioalkohol

            Bioalkohol, terutama bioethanol, merupakan bioenergi yang saat ini banyak diproduksi. Saat ini bioethanol sudah banyak yang memproduksi dengan skala home industry. Penggunaannya pun sudah beragam, mulai keperluan memasak yang dibuktikan dengan dikembangkannya kompor khusus bioethanol dan juga sudah banyak inovasi mengenai penggunaan bioethanol sebagai campuran bahan bakar kendaraan bermotor.

            Produksi bioethanol yang saat ini kebanyakan menggunakan bahan dasar berupa pati, menimbulkan permasalahan tertentu. Pati yang merupakan cadangan makanan tumbuhan, merupakan bagian yang digunakan oleh manusia maupaun hewan sebagai sumber makanan. Dengan penggunaan pati sebagai bahan dasar produksi bioethanol, dikhawatirkan akan mengganggu stabilitas pangan, terutama jika dilakukan produksi bioethanol secara besar-besaran yang otomatis penggunaan pati untuk produksi bioethanol juga semakin besar. Jika hal ini dilakukan maka akan mengakibatkan stabilitas pangan karena adanya pembagian fungsi lahan pertanian, yaitu memproduksi bahan pangan dan memproduksi bahan dasar bioethanol.

            Permasalahan mengenai stabilitas pangan mungkin saja tidak terjadi jika dilakukan perluasan lahan pertanian. Perluasan lahan pertanian ini bertujuan agar tidak terbaginya lahan pertanian penghasil bahan pangan. Akan tetapi perluasan lahan pertanian otomatis akan meningkatkan kebutuhan lahan. Pembukaan lahan pertanian tidak mungkin menggusur pemukiman, yang paling mungkin dilakukan adalah dengan membuka lahan baru dengan membabat hutan. Pembabatan hutan ini akan berdampak buruk bagi ekosistem dan juga menjadi faktor penyebab global warming.

            Permasalahan mengenai stabilitas pangan dan lahan mungkin tidak berlaku untuk bioethanol generasi kedua. Bioethanol generasi kedua ini memanfaatkan limbah lignoselulosa yang bukan merupakan bahan pangan, misalnya jerami padi. Pemanfaatan limbah lignoselulosa juga tidak menimbulkan permasalahan lahan karena tidak perlu perluasan lahan untuk produksi lignoselulosa karena hanya memanfaatkan limbah pertanian yang tidak digunakan.

Permasalahan untuk bioethanol generasi kedua terletak pada produksinya. Pengolahan lignoselulosa agar menjadi ethanol jauh lebih rumit daripada pengolahan pati. Proses pengolahan limbah jerami menjadi ethanol lebih panjang daripada pengolahan bahan baku yang mengandung pati ( amilum ). Hal ini dikarenakan pada biomassa selulosa terdapat lignin dan hemiselulosa yang melapisi selulosa. Produksi bioethanol yang berasal dari biomassa lignoselulosa disebut sebagai bioethanol generasi kedua ( Tan et all, 2008 ). Sebelum proses fermentasi yang mengubah glukosa menjadi ethanol, limbah jerami harus melewati dua tahap tambahan yang memecah lapisan lignin dan selulosa serta tahap yang memecah ikatan selulosa sehingga menjadi glukosa. Tahapan tambahan tersebut disebut tahap pretreatment dan tahap hidrolisis. Di Indonesia, produksi bioethanol generasi kedua ini masih sangat jarang.

            Pada proses produksi bioethanol, baik generasi pertama maupun kedua, terdapat tahap destilasi dan evaporasi. Tahap ini bertujuan untuk memurnikan ethanol menjadi lebih dari 95%. Agar dapat digunakan sebagi bahan bakar maka hasil fermentasi yang menghasilkan 40% harus melewati proses destilasi untuk memisahkan alkohol dengan air kemudian diembunkan sekali (evaporasi) (Nurdyastuti, tanpa tahun). Pada tahap ini diperlukan suhu yang tinggi untuk menguapkan dan meisahkan alkohol dengan bahan lainnya. Untuk memanaskan otomatis diperlukan energi dalam jumlah yang tidak sedikit. Penggunaan energi juga menjadi masalah. Jika pemanasan dilakukan secara manual menggunakan api maka akan turut menyumbang gas rumah kaca.

            Penggunaan bioethanol sebagai sumber energi juga menjadi sedikit masalah. Karena hasil pembakaran ethanol akan menghasilkan gas CO₂ yang merupakan salah satu gas rumah kaca penyebab global warming.

            Saat ini di Indonesia penggunaan dan produksi bioethanol yang umum adalah bioethanol generasi pertama. Jika dilakukan pengembangan produksi bioethanol generasi pertama maka akan berdampak buruk pada stabilitas pangan dan pengurangan lahan hutan. Sedangkan produksi bioethanol generasi kedua masih belum banyak dilakukan karena proses yang lebih rumit. Tahap destilasi dari produksi bioethanol dan hasil pembakaran bioethanol yang menghasilkan CO₂ juga menjadi masalah tersendiri. 

Biodiesel

            Biodiesel merupakan bahan bakar yang berasal dari minyak nabati. Minyak nabati ini bisa berasal dari minyak jarak, minyak kelapa sawit, atau minyak lainnya. Biodiesel yang sekarang sudah banyak diproduksi adalah yang berasal dari minyak jarak. Penggunaan biodiesel ini bisa digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel.

            Produksi biodiesel yang berasal dari minyak nabati ini melalui proses yang cukup rumit. Proses tersebut mencakup ekstraksi, esterifikasi dan destilasi. Dengan proses produksi yang rumit ini menjadi kekurangan dari biodiesel sebagai bioenergi. Selain itu, karena ekstraksi bertujuan mengambil minyak atau asam lemak dari bahan nabati, maka ototmatis bagian yang bisa dimanfaatkan untuk diolah menjadi biodiesel sangat sedikit. Tidak semua bagian bahan nabati digunakan. Hal ini dikarenakan kandungan metabolit sekunder berupa minyak kandungannya sangat sedikit dalam buah. Sehingga diperlukan sangat banyak bahan baku untuk mendapatkan sejumlah minyak untuk diolah menjadi biodiesel. Untuk menyediakan bahan baku dalam jumlah banyak otomatis diperlukan lahan yang luas untuk memproduksi bahan bakunya sehingga akan menimbulkan masalah baru di bidang pembukaan lahan pertanian baru.

            Pemanfaatan biodiesel yang terbatas pada mesin diesel, merupakan salah satu kekurangan dari biodiesel. Hal ini dikarenakan biodiesel tida bisa digunakan sebagai sumber energi lain selain transportasi atau mesin diesel. Sedangkan seperti yang kita ketahui, kebutuhan akan bioenergi tidak hanya digunakan untuk faktor transportasi saja.

            Biodiesel yang merupakan metil ester jika mengalami pembakaran akan menghasilkan CO₂. Seperti yang kita ketahui CO₂ merupakan salah satu gas rumah kaca yang berkontribusi dalam global warming. Sehingga dengan semakin banyaknya pemakaian biodiesel sebagai bahan bakar ototmatis juga menyumbangkan gas rumah kaca yang berakibat pada global warming. 

Biogas

            Biogas merupakan gas yang dihasilkan pada pemecahan biomassa secara anaeorbik oleh bakteri-bakteri. Proses produksinya diperlukan instalasi tertentu yang mampu menampung biomassa dan tertutpup sehingga dapat dipecah secara anaerob oleh bakteri. Proses pemecahan menghasilkan gas metan (CH₄) sebesar 55-65% dan kemudian diikuti oleh Karbondioksida (CO₂) sebesar 35-45%, selain itu juga mengandung Nitrogen (N₂) sebesar   0-3%, Hidrogen (H₂) sebesar 0-1%, Hidrogen Sulfida (H₂S) sebesar 0-1% (El Haq dan Soedjono, 2011). Gas metan inilah yang diharapkan pada produksi biogas.

            Beberapa kelemahan dari biogas yaitu berwujud gas sehingga memiliki sifat mobilitas yang kurang. Sehingga jika produksi yang dilakukan oleh suatu kampung, proses distribusinya tidak bisa terlalu jauh. Atau distribusi dilakukan dengan menggunakan saluran pipa dimana semakin jauh jangkauan distribusi maka diperlukan infrastruktur yang lebih memadai pula. Diperlukan pengubahan wujud menjadi cair terlebih dahulu agar mobilitas menjadi lebih mudah.

            Kandungan gas yang kompleks menjadi kekurangan tersendiri dari bagi pemanfaatan biogas. Kandungan dari biogas yang mengalami pembakaran yaitu metan dan hidrogen sedangkan gas lainnya menjadi faktor pengganggu dalam pembakaran. Hasil pembakaran metan yang berupa CO₂ merupakan salah satu gas rumah kaca penyebab pemanasan global sehingga secara tidak langsung pemakaian biogas juga berkontribusi pada pemanasan global. Sedangkan pembakaran hidrogen akan menghasilkan uap air yang bukan gas rumah kaca.

            Pemanfaatan biogas juga masih belum terdiferensiasi. Penggunaan biogas terutama untuk memenuhi kebutuhan energi untuk dapur. Sedangkan kebutuhan manusia tidak hanya meliputi energi untuk dapu tetapi juga transportasi dan lainnya. Pengolahan lebih lanjut diperlukan untuk memanfaatkan biogas sebagai sumber listrik. Akan tetapi kelemahan yang paling utama yaitu teknologi transportasi yang sekarang tidak dikembangkan ke arah dimana biogas dijadikan sebagai bahan bakarnya.

            Dengan keterbatasan dan kekurangan dari biogas maka biogas kurang sesuai jika dikembangkan menjadi advance biofuel yang bisa memenuhi kebutuhan sumber energi manusia di segala bidang dan aman terhadap kesehatan manusia dan lingkungan. Pengembangan lebih lanjut mengnai biogas lebih menjanjikan daripada bentuk bioenergi lain.

Advance Biofuel

            Dari uraian mengenai biogas diungkapkan bahwa terdapat salah satu penyusun dari biogas yaitu unsur hidrogen (H₂). H₂ merupakan salah satu biogas yang efektif dan efisien sebagai sumber energi alternatif karena menghasilkan energi yang besar pada saat pembakaran (Miyamoto, 1997) dan tidak menyisakan gas rumah kaca seperti CO ataupun CO₂ (Hansel, 1998).

            Salah satu kelebihan dari biohidrogen ini yaitu energi yang dihasilkan pada proses pembakarannya sangat besar, yaitu sebesar 118,7 kJ/g. Energi yang dihasilkan tersebut empat kali lebih besar daripada etanol dan dua kali lebih besar daripada metan (Waites et a.,2001). Dengan energi besar yang dihasilkan maka biohidrogen ini sangat berpotensi untuk dikembangkan lebih lanjut dan diproduksi dengan skala besar.

            Selain energi yang dhasilkan dari pembakaran yang sangat besar, kelebihan lainnya dari biohidrogen yaitu sisa hasil pembakarannya berupa uap air (H₂O) (Waites  et al., 2001). Sisa pembakaran yang tidak menghasilkan gas rumah kaca sehingga tidak berkontribusi dalam pemanas dian global.

            Teknologi pemanfaatan biohidrogen sebagai sumber energi juga lebih banyak dikembangkan. Baik sektor transportasi maupun sektor rumah tangga. Sehingga pemanfaatan dan pemakaian biohidrogen bisa mencakup segala kebutuhan manusia.

            Biohidrogen memeliki banyak kelebihan yaitu tidak menghasilkan gas rumah kaca sebagai sisa pembakaran, mengahasilkan energi yang lebih besar daripada etanol dan metan, serta pemakaian yang luas sebagai sumber energi. Dengan melihat kelebihan tersebut maka biohidrogen seharusnya dikembangkan dan diproduksi besar-besaran. Biohidrogen sudah memenuhi kriteria advance biofuel yang ramah lingkunngan dan tidak membahayakan kesehatan manusia.