Potensi Produksi Berkelanjutan Biofuel dari Alga Menggunakan Limbah Cair

Oleh:

(Jon K. Pittman, Andrew P. Dean, Olumayowa Osundeko), 2011

(Part 1)

 

Seiring dengan naiknya permintaan energi secara global, penggunaan bahan bakar fosil akan meningkat. Meskipun ketersediaan sumber bahan bakar fosil masih tersedia dalam jumlah yang banyak dan dengan harga murah, akan tetapi efek buruk pembakaran bahan bakar fosil berupa peningkatan gas rumah kaca, maka alternatif sumber bahan baku yang terbarukan mulai menjadi hal yang menarik  untuk dipelajari dewasa ini.

Bahan bakar nabati yang tersedia secara komersial sekarang ini mayoritas terdiri dari bioetanol yang dihasilkan dari molase atau pati jagung dan biodiesel yang dihasilkan dari tumbuhan penghasil minyak termasuk kedelai. Meskipun bahan bakar nabati mempunyai keuntungan yang besar dari sisi lingkungan, tapi penggunaan bahan bakar nabati dinilai masih kurang dapat bersaing secara ekonomi dengan bahan bakar fosil. Di samping itu, penggunaan tumbuhan-tumbuhan tersebut untuk menghasilkan bahan bakar dikhawatirkan akan menimbulkan masalah ketahanan pangan. Oleh karena itu, bahan bakar nabati yang berasal dari mikroalga diharapkan mampu menjadi pendekatan alternatif sumber bahan bakar nabati tanpa perlu mempengaruhi kestabilan pertanian dunia.

 

1.1.                Bahan bakar nabati dari Alga

Alga, khususnya mikroalga uniseluler berwarna hijau sebenarnya telah lama diketahui sebagai sumber bahan baku yang potensial bagi produksi bahan bakar nabati. Mikroalga berpotensi untuk menghasilkan biomasa dan minyak dalam  jumlah signifikan dan dapat dikonversi menjadi biodisel. Mikroalga telah diperkirakan mempunyai produkstivitas biomasa yang lebih tinggi daripada tanaman dalam hal penggunaan lahan yang diperlukan untuk budidaya, diprediksi memerlukan biaya yang lebih rendah dengan hasil yang sama, dan mempunyai potensi untuk mengurangi emisi gas rumah kaca dengan menggantikan bahan bakar fosil. Seperti bahan baku yang berasal dari tanaman, mikroalga dapat digunakan secara langsung atau diproses menjadi bahan bakar cair dan gas dengan menggunakan proses konversi biokimia dan termokimia. Alga kering dapat menghasilkan energi melalui pembakaran langsung, akan tetapi cara ini dirasa kurang tepat untuk diterapkan pada biomasa alga. Metode yang dapat digunakan untuk melakukan konversi mikroalga menjadi bahan bakar minyak atau gas adalah konversi termokimia yang meliputi gasifikasi, pirolisis, hidrogenasi dan liquefaksi. Metode yang lain adalah metode biokimia termasuk fermentasi dan penguraian anaerobik biomassa untuk menghasilkan bioethanol atau biogas. Di samping itu, gas hidrogen juga dapat dihasilkan dari alga dengan menggunakan fotolisis. Dan hal yang paling utama adalah pemisahan dan isolasi lemak triasilgliserol dari mikroalga yang dipanen dapat diubah menjadi biodisel dengan metode transesterifikasi. Proses produksi biodisel dari mikroalga telah menarik banyak ilmuan untuk menelitinya. Penelitian yang merupakan bagian dari Program Spesies Akuatik oleh Departemen Energi Amerika Serikat menganalisa secara meluas tentang kemampuan mikroalga untuk menghasilkan minyak dan menyimpulkan bahwa potensi produktivitas minyak dari mikroalga mungkin lebih besar dari tumbuhan penghasil minyak seperti kedelai. Serangkaian  penelitian telah difokuskan pada strain mikroalga yang mempunyai kemampuan untuk menghasilan lemak dalam jumlah yang banyak dan mengidentifikasi kondisi budidaya yang akan dapat mendukung mikroalga untuk bisa berproduksi secara optimal. Banyak penelitian berfokus pada kondisi budidaya yang dapat menyebabkan tingginya akumulasi lemak netral pada sel mikroalga (terutama triasil gliserol), misalnya menggunakan pembatasan nutrien seperti pembatasan nitrogen (N) atau fosfor (F). Namun, kelemahan terbesar dari penelitian jenis ini adalah rendahnya produktivitas sel untuk menghasilkan biomasa sehingga secara total, produksi lemak menjadi rendah. Kondisi budidaya yang berfokus pada peningkatan produktivitas biomassa dirasa lebih efektif untuk meningkatkan produkstivitas lemak total. Lebih lanjut, dengan jumlah biomassa alga yang besar dirasa akan lebih layak secara ekonomis untuk memproduksi energi jika dibandingkan dengan jenis bahan bakar nabati yang lain.

 

1.2.               Potensi Produksi Bahan Bakar Nabati secara Berkelanjutan

Salah satu kelebihan dari mikroalga sebagai bahan baku bahan bakar nabati adalah bahwa mikroalga dapat ditumbuhkan secara efektif dengan input air bersih yang sedikit dan tidak memerlukan banyak lahan seperti tanaman penghasil bahan bakar nabati yang lain, sehingga dapat menghemat penggunaan air bersih. Sebagai contoh, mikroalga dapat dibudidaya dekat dengan laut untuk dapat memanfaatkan garam dan air payau. Oleh karena itu muncul ketertarikan terhadap budidaya mikroalga di perairan asin. Namun, medium potensial lain yang dapat digunakan adalah limbah cair. Telah diakui bahwa dalam beberapa tahun terakhir ini mikroalga dapat digunakan sebagai sarana pengolahan limbah cair yang murah dan ramah lingkungan jika dibandingkan dengan metode pengolahan limbah yang biasa digunakan. Masalah utama yang dihadapi dalam pemanfaatan limbah cair adalah konsentrasi nutrien yang sangat tinggi, khususnya konsentrasi total N dan total P, serta logam beracun, yang memerlukan pengolahan menggunakan bahan kimia dengan harga yang mahal untuk menghilangkannya selama pengolahan berlangsung. Konsentrasi total P dan N berkisar antara 10-100 mg/l dalam limbah cair perkotaan dan lebih dari 1000 mg/l pada limbah pertanian. Kemampuan mikroalga untuk tumbuh dan mengakumulasi kandungan nutrisi dan logam yang tinggi pada lingkungan secara efektif, menjadikan mikroalga sebagai sarana yang efektif untuk digunakan pada pengolahan limbah cair secara efisien dan berkelanjutan. Namun, telah lama juga diketahui bahwa mikroalga yang ditumbuhkan pada limbah cair dapat digunakan sebagai penghasil energi. Banyak penelitian yang menyatakan bahwa produsi bahan bakar nabati dari mikroalga , khususnya biodisel sangat layak secara ekonomi dan lingkungan.

Gambar 1. Diagram alir yang menunjukkan bagaimana sumber limbah cair dapat digunakan untuk produksi bahan bakar nabati berkelanjutan berbasis mikroalga

(Bersambung)

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

CAPTCHA Image

*

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>