Biofuel
Bahan
bakar hayati atau biofuel
adalah setiap bahan bakar baik padatan, cairan
ataupun gas yang dihasilkan dari bahan-bahan organik. Biofuel
dapat dihasilkan secara langsung dari tanaman atau secara tidak langsung dari limbah industri, komersial, domestik atau pertanian. Ada tiga cara untuk pembuatan biofuel: pembakaran
limbah organik kering (seperti buangan rumah tangga, limbah industri dan
pertanian); fermentasi limbah basah (seperti kotoran
hewan) tanpa oksigen untuk menghasilkan biogas (mengandung hingga 60 persen
metana), atau fermentasi tebu
atau jagung untuk menghasilkan alkohol dan ester; dan energi dari hutan (menghasilkan kayu
dari tanaman yang cepat tumbuh sebagai bahan bakar).
Proses fermentasi menghasilkan
dua tipe biofuel: alkohol dan ester. Bahan-bahan ini secara teori dapat
digunakan untuk menggantikan bahan bakar fosil tetapi karena kadang-kadang diperlukan
perubahan besar pada mesin, biofuel biasanya dicampur dengan bahan bakar fosil.
Uni Eropa merencanakan 5,75 persen etanol yang dihasilkan dari
gandum, bit, kentang atau jagung ditambahkan pada bahan
bakar fosil pada tahun 2010 dan 20 persen pada 2020. Sekitar seperempat bahan
bakar transportasi di Brasil tahun 2002 adalah etanol.
Biofuel menawarkan kemungkinan
memproduksi energi tanpa meningkatkan kadar karbon di atmosfer karena berbagai
tanaman yang digunakan untuk memproduksi biofuel mengurangi kadar
karbondioksida di atmosfer, tidak seperti bahan bakar fosil yang mengembalikan
karbon yang tersimpan di bawah permukaan tanah selama jutaan tahun ke udara.
Dengan begitu biofuel lebih bersifat carbon neutral
dan sedikit meningkatkan konsentrasi gas-gas rumah kaca di atmosfer (meski
timbul keraguan apakah keuntungan ini bisa dicapai di dalam praktiknya).
Penggunaan biofuel mengurangi pula ketergantungan pada minyak bumi serta
meningkatkan keamanan energi.
Ada dua strategi umum untuk
memproduksi biofuel. Strategi pertama adalah menanam tanaman yang mengandung
gula (tebu, bit gula, dan sorgum manis) atau tanaman
yang mengandung pati/polisakarida (jagung), lalu menggunakan fermentasi ragi
untuk memproduksi etil alkohol. Strategi kedua adalah menanam berbagai tanaman
yang kadar minyak sayur/nabatinya tinggi seperti kelapa sawit, kedelai, alga,
atau jathropa. Saat
dipanaskan, maka keviskositasan minyak nabati akan berkurang
dan bisa langsung dibakar di dalam mesin diesel, atau minyak nabati bisa diproses secara kimia
untuk menghasilkan bahan bakar seperti biodiesel. Kayu dan produk-produk sampingannya bisa dikonversi
menjadi biofuel seperti gas kayu, metanol atau bahan bakar etanol.
Energi
Bahan Bio 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 landfill 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
Biofuel generasi pertama menunjuk
kepada biofuel yang terbuat dari gula, starch, minyak sayur, atau lemak hewan
menggunakan teknologi konvensional.
Biofuel generasi pertama yang
umum didaftar sebagai berikut.
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, tapi 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.
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 .
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 Brasil.
Bahan bakar alkohol
diproduksi dengan cara fermentasi gula yang dihasilkan dari gandum, jagung, bit gula, tebu, molasses dan gula atau amilum yang dapat dibuat minuman beralkohol
(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 etanol
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, aluminium, 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 etanol 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).
BioGas
Biogas diproduksi dengna 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.
Biofuel
padat
Contohnya termasuk kayu, arang,
dan manur kering.
Syngas
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 genetik 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.
Sumber :
http://www.alpensteel.com/article/116-103-energi-angin--wind-turbine--wind-mill/145--energi-alternatif-biofuel
Tidak ada komentar:
Posting Komentar