Potensi Ganggang Mikro sebagai Sumber Energi Terbarukan

Potensi Ganggang Mikro sebagai Sumber Energi Terbarukan

Kus Adi Nugroho* dan Vidia Paramita**

*Alumni LPKEE ITB, kus.adi.n@gmail.com
**Masters of Science, School of Chemical and Biomolecular Engineering Cornell University, Ithaca, New York, USA, paramita.vidia@gmail.com

Mungkin tidak banyak yang menyadari bahwa makhluk purba ini memiliki peran yang sangat vital di bumi. Dikenal sebagai agen primary production, ganggang mikro merupakan pangkal dari rantai makanan di bumi. Tidak itu saja, SEPARUH dari total oksigen yang tersedia di atmosfer kita, dihasilkan oleh ganggang mikro melalui proses fotosintesis dengan menyerap sinar matahari dan karbondioksida yang kita kenal sebagai gas rumah kaca. Jadi kurang tepat apabila hanya hutan kita yang dianggap sebagai paru-paru dunia, tetapi laut kita pun berperan penting dalam meredam produksi gas rumah kaca dan menghasilkan oksigen yang besar jumlahnya.

Berbagai macam produk yang dapat dihasilkan dari ganggang mikro antara lain karotenoid, anti-oksidan, asam lemak, enzim, polimer, peptida, toksin, dan sterol. Selain produk-produk tersebut, ternyata ganggang mikro memiliki potensi lain yang sangat menarik bagi kita. Ganggang mikro, terutama kelas diatom dan ganggang hijau, memiliki kandungan minyak atau lemak yang tinggi, dimana kandungan minyaknya dapat diproses sebagai bahan bakar (biodiesel)! Lebih lanjut lagi, sisa dari biomasa tersebut menjadi produk sampingan seperti makanan ternak, diproses untuk menghasilkan gas metana, atau karbohidratnya dapat diproses untuk menghasilkan etanol!

Gambar 1. Garis besar struktur ganggang mikro sebagai penghasil minyak (Beer, 2009).

Secara ringkas setidaknya ada empat klasifikasi biofuel atau bahan bakar bio, yaitu etanol, biodiesel, biooil, dan vegetable oil. Secara prinsip, etanol merupakan hasil fermentasi dari gula yang dihasilkan dari karbohidrat biomasa, yang paling umum adalah jagung. Biodiesel merupakan metil/etil ester yang diproduksi umumnya dengan proses transesterifikasi dari minyak tumbuhan atau hewan dan memiliki karakteristik yang sesuai sebagai bahan bakar motor diesel. Biooil dihasilkan dari proses pyrolysis yaitu dengan memanaskan biomassa padat pada suhu antara 300-500 derajat Celsius dalam waktu yang singkat (kurang dari 2 detik). Sedangkan vegetable oil diperoleh dari pemerahan atau pengempaan langsung biji sumber minyak, yang kemudian disaring dan dikurangi kadar airnya. Minyak ini diproses lebih lanjut untuk mengurangi kadar fosfor dan asam-asam lemak bebas.

Etanol sudah banyak diproduksi oleh Brasil dan Amerika Serikat. Produksi total kedua negara per tahunnya mencapai 60 juta ton etanol. Sedangkan biodiesel, banyak diproduksi oleh Jerman dan Prancis yang jumlah keduanya mencapai 15 juta ton biodiesel per tahun. Bandingkan dengan total kebutuhan bahan bakar minyak di dunia yang mencapai 1700 juta ton per tahun.

KEUNGGULAN GANGGANG MIKRO

Tentunya kita tidak pertama kali mendengar istilah biodiesel di Indonesia. Santer dibicarakan belakangan ini beberapa tanaman penghasil biodiesel yaitu kelapa sawit dan jarak pagar (jatropha curcas). Tanaman yang terakhir ini paling digembar-gemborkan karena jarak pagar tidak termasuk dalam tanaman yang dikonsumsi manusia, sehingga nilai ekonominya akan lebih stabil. Namun sayangnya produktivitas jarak pagar masih di bawah kelapa sawit.

Ganggang mikro mempunyai potensi yang tinggi sebagai sumber bahan bakar terbarukan karena beberapa alasan. Pertama, ia memiliki produktivitas yang tinggi dibandingkan tanaman lainnya. Mekanisme fotosintesis di ganggang mikro menyerupai mekanisme yang ditemukan di tanaman lain, namun karena strukturnya yang jauh lebih sederhana, seperti tidak mempunyai akar, daun, dan batang, efisiensi pengolahan tenaga surya ke biomasa menjadi lebih tinggi. Selain itu, karena sel ganggang mikro tumbuh dan tersebar di dalam air, ia mempunyai akses yang efisien untuk mengasimilasi air, elemen-elemen seperti nitrogen, fosfor, dan potassium, dan karbon dioksida. Karena hal ini, ganggang mikro mampu menghasilkan minyak dalam jumlah yang berkali-kali lipat per area lahan dibandingkan tanaman penghasil minyak lainnya.

Tabel 1. Perbandingan produksi minyak (gallon/acre) dari berbagai tanaman penghasil (Pienkos, 2007).

Keunggulan ganggang mikro lainnya adalah ia dapat diproduksi tanpa tanah yang subur karena ditumbuhkan di dalam reaktor dan kolam, sehingga tidak menimbulkan kompetisi untuk lahan yang dapat dipakai untuk kegiatan bercocok tanam. Air yang dipakai untuk menumbuhkan ganggang mikro tidak harus air bersih atau air payau. Ia dapat tumbuh di air berkadar garam tinggi seperti air laut, atau air bekas pakai yang diproduksi dari pengolahan air kotor sehingga tidak menghabiskan persediaan air bersih seperti yang dipakai untuk irigasi tanaman lain. Ganggang mikro juga tidak dipakai untuk memenuhi kebutuhan pangan, tidak seperti tanaman lainnya yang minyak atau biomasanya mempunyai kegunaan tinggi untuk pangan dibandingkan untuk bahan bakar. Keunggulan utama lainnya adalah ganggang mikro harus diberikan tambahan karbon dioksida dengan konsentrasi yang jauh lebih tinggi dari kadar di udara.

Gambar 2. Skematik alur proses produksi bahan bakar cair dari ganggang mikro.

Apabila kita perhatikan kembali dua keunggulan terakhir ganggang mikro, yaitu diproduksi menggunakan media air dan membutuhkan karbondioksida pekat, maka keberadaan pembangkit listrik berbahan bakar fosil yang sebagian besar berada di tepian laut Indonesia merupakan surga bagi perkembangbiakan ganggang mikro ini. Asap pembuangan dari pembangkit tenaga listrik berbahan bakar batubara contohnya, yang memiliki konsentrasi karbon dioksida sekitar 15% dapat dipakai untuk menunjang produksi ganggang mikro. Dengan cara ini, produksi ganggang mikro berfungsi ganda yaitu untuk mengurangi polusi udara dan gas efek rumah kaca.

Menurut Peraturan Presiden No. 5/2006, mengenai Kebijakan Energi Nasional yang dikenal dengan “Skenario Energi Mix Nasional’, maka pada tahun 2025 bahan bakar bio akan memasok lima persen kebutuhan energi primer Indonesia. Persentasi tersebut setara dengan 22,26 juta kiloliter bahan bakar bio dimana biodiesel akan memasok sebesar 10,22 juta kiloliter (Dirjen Migas 2009).

Hingga tahun 2009 telah dilakukan pengamatan pada perkembangan energi terbarukan di Indonesia pada umumnya dan khususnya energi dari biodiesel. Masalah yang disinyalir menghambat perkembangan biodiesel adalah kekurangan bahan baku produksi, terutama kelapa sawit (CPO) dimana harganya yang tinggi dan telah bertahun-tahun menjadi komoditas ekspor. Produsen kelapa sawit memiliki kecenderungan menjual CPO pada pasar dunia karena dinilai lebih menarik ketimbang sebagai bahan baku biodiesel. Alternatif lain, jarak pagar masih dianggap kurang berkembang dalam produksinya (Soedjono Respati).

Pertanyaan yang harus dijawab dalam pengembangan produksi bahan bakar bio dari ganggang mikro adalah:

  1. Apakah bahan bakar dari ganggang mikro termasuk energi terbarukan? Apakah energi yang dipakai untuk memproduksi bahan bakar ganggang mikro lebih kecil dibandingkan dengan energi yang dihasilkan?
  2. Apakah ganggang mikro benar-benar menguntungkan sebagai alternatif pengganti kelapa sawit sebagai penghasil utama minyak tanaman di Indonesia?
  3. Bagaimana potensi implementasi produksi ganggang mikro di Indonesia?

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Vidia Paramita, diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

  1. Definisi bahan bakar terbarukan dianalisa dengan menghitung NER (Net Energy Ratio) melalui Life Cycle Analysis dari produksi biodiesel ganggang mikro. Dengan menghitung energi input yang dibutuhkan di berbagai pilihan proses di setiap tahapan produksi bahan bakar, tiga skenario dapat dihasilkan: skenario terbaik, skenario basis, dan skenario terburuk. Hanya skenario terbaik yang menghasilkan NER di atas 1 menunjukan adanya potensi besar bagi bahan bakar ganggang mikro untuk menjadi terbarukan di masa datang. NER ini dapat ditingkatkan jika kita dapan menaikan jumlah material terutama pupuk yang dapat didaur ulang.
  2. Dibandingkan dengan kelapa sawit, ganggang mikro memiliki lebih banyak keuntungan terutama karena lahan yang diperlukan jauh lebih kecil daripada lahan kelapa sawit. Keuntungan secara perlindungan alam sekitar juga lebih baik karena dalam pertumbuhannya ia tidak memiliki kontak dengan tanah sehingga tidak akan menyebabkan polusi tanah dan air di sekitarnya.
  3. Indonesia memiliki tenaga surya yang cukup tinggi untuk mengakomodasi fotosintesis yang dilakukan ganggang mikro dan menghasilkan produktivitas yang tinggi. Indonesia juga mempunyai lahan yang sangat luas baik secara umum dan secara jarak garis pantai yang sangat memadai jika ganggang mikro harus ditumbuhkan di daerah yang berdekatan dengan sumber air laut. Berdasarkan perhitungan ini, Indonesia mampu untuk mencukupi tuntutan lahan untuk memproduksi 20% dari konsumsi energi tahunan.

Walaupun ganggang mikro adalah teknologi untuk diwujudkan di masa yang akan datang (jangka waktu 10-20 tahun), potensi yang dimilikinya sangat besar untuk digali dan diteliti lebih lanjut. Masih banyak pertanyaan-pertanyaan lain terutama dari segi teknologi yang optimal dan segi ekonomisnya yang harus dijawab. Dunia sedang berlomba-lomba untuk mewujudkan hal ini dan Indonesia sebagai negara yang memiliki iklim dan sumber daya yang sangat memadai untuk pertumbuhan ganggang mikro sepatutnya turut berpartisipasi dalam usaha mewujudkan hal ini untuk ketahanan energi negara berdasarkan sumber energi berkelanjutan.

 REFERENSI

Paramita, Vidia. (2011). Analisa Bahan Bakar Terbarukan dari Ganggang Mikro: Potensi Bagi Dunia dan Kesempatan Bagi Indonesia. Proceeding Olimpiade Karya Tulis Inovatif. Paris.
Alabi, A. O., Tampier, M., & Bibeau, E. (2009). Microalgae Technoligies and Processes for Biofuels/Bioenergy Production in British Columbia: Current Technology, Suitability, and Barriers to Implementation. British Columbia.
Campbell, P. K., Beer, T., & Batten, D. (2010). Life cycle assessment of biodiesel production from microalgae in ponds. Bioresource Technology, 102(1), 50-56.
Ehimen, E. A. (2010). Energy Balance of Microalgal-derived Biodiesel. Energy Sources.
Lardon, L., Hlias, A., Sialve, B., Steyer, J.-P., & Bernard, O. (2009). Life-Cycle Assessment of Biodiesel Production from Microalgae. Environmental Science and Technology, 6475–6481.
Razon, L. F. (2011). Net Energy Calculations for Production of Biodiesel and Biogas from Haematococcuspluvialis and Nannochloropsis sp. Green Energy and Technology.
Sander, K., & Murthy, G. S. (2009). Life cycle analysis of algae biodiesel. LCA FOR ENERGY SYSTEMS.
Stephenson, A. L., Kazamia, E., Dennis, J. S., & Howe, C. J. (2010). Life-Cycle Assessment of Potential Algal Biodiesel Production in the United Kingdom:. Energy Fuels.
Uduman, N., Qi, Y., Danquah, M. K., Forde, G. M., & Hoadley, A. (2010). Dewatering of microalgal cultures: A major bottleneck to algae-based fuels. JOURNAL OF RENEWABLE AND SUSTAINABLE ENERGY 2.
Verhoven, J. (2009). Life Cycle Assessment of Biodiesel and Feed Production form Microalgae: A review of the Cellana project. Cellana Internal Report.
Wright, Lynn, et al. (2006). Biomass Energy Data Book: Edition 1. Tennessee.
Renewable Energy Potentials and the Role of Government in Indonesia. International Rendev Conference (2009). Dhaka
Direktorat Jendral Listrik dan Pendayagunaan Energi, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia. Blueprint Pengelolaan Energi Nasional 2005 – 2025.
About these ads

About angin165

Pria, Indonesia, muda, lajang, belum mapan.
This entry was posted in Green Energy. Bookmark the permalink.

3 Responses to Potensi Ganggang Mikro sebagai Sumber Energi Terbarukan

  1. someone says:

    apa maksudnya ganggang mikro? apa nama ilmiahnya? spirulina,CHLORELLA, scenedesmus atau yg lain????

    • Vidia says:

      Microalgae bisa bermacam-macam, jumlahnya bisa ratusan ribu jenis species. Untuk microalgae sebagai biofuel, dibutuhan species lokal tergantung di mana mau ditumbuhkan karena harus mempunyai resistance yang cukup terhadap gangguan di lingkungan seperti predator, iklim, dll. Kandungan lemaknya harus tinggi dan produktifitas tanamannya juga harus tinggi. Untuk saat ini, species yang banyak dijadikan percobaan adalah chlorella vulgaris, nannochloropsis, botryococcus braunii dan species-species diatom. Scenedesmus juga lumayan dijadikan percobaan, spirulina saya belum dengar, mungkin itu lebih untuk pharmaceutical.

  2. alan suherlan says:

    energi terbarukan yang sangat baik, selain ramah lingkungan, ganggang mikro ini dapat mengurangi polusi udara, saya SANGAT tertarik dengan penelitian ini :D

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s