Selama beberapa tahun sekarang, penelitian dan eksperimen telah dilakukan dengan mikroalga untuk digunakan dalam pembuatan biofuel. Investigasi ini didasarkan pada fakta bahwa mikroalga memiliki beberapa keunggulan dibandingkan bahan baku tradisional lainnya, seperti tanaman sayuran atau limbah pertanian. Saat ini mikroalga tersebut digunakan untuk berbagai keperluan, seperti industri farmasi atau makanan, namun potensinya sebagai sumber energi tampaknya sangat menjanjikan.
Mikroalga merupakan mikroorganisme bersel tunggal fotoautotrofik yang mempunyai kemampuan menghasilkan energi melaluinya fotosintesis dan mensintesis biomolekulnya dari senyawa sederhana seperti air y karbon dioksida (CO2). Hal ini menjadikan mikroalga sebagai alat utama tidak hanya untuk produksi biofuel, namun juga untuk pengurangan gas rumah kaca, karena mereka menyerap CO2 selama pertumbuhannya.
Apa itu mikroalga dan bagaimana cara kerjanya?
Mikroalga adalah organisme fotosintesis uniseluler yang terdapat di berbagai lingkungan perairan. Sekitar 30.000 spesies diketahui, walaupun hanya 50 yang telah dipelajari secara mendalam dan kurang dari 10% digunakan secara komersial. Hal ini memberikan ruang lingkup penelitian yang sangat besar untuk menemukan spesies dengan karakteristik efisien untuk produksi biofuel.
Selain itu, mikroalga memiliki siklus pertumbuhan yang sangat cepat. Meskipun tanaman terestrial membutuhkan waktu berbulan-bulan untuk berkembang, beberapa spesies mikroalga dapat melipatgandakan massanya dalam hitungan jam. Hal ini memberikan keunggulan kompetitif ketika memproduksi biomassa dalam jumlah besar dalam ruang kecil dan waktu yang lebih singkat, yang pada gilirannya meningkatkan profitabilitas penggunaannya.
Keuntungan mikroalga dalam produksi biofuel
- Kelimpahan dan keanekaragaman di planet ini: Mikroalga sangat melimpah dan beragam. Kemampuan mereka untuk beradaptasi dengan berbagai jenis lingkungan, baik perairan maupun darat, memberi mereka fleksibilitas yang besar untuk bercocok tanam dalam berbagai kondisi. Selain itu, keragaman spesiesnya memungkinkan pemilihan spesies yang paling sesuai untuk setiap jenis biofuel.
- Performa terbaik: Mikroalga jauh lebih produktif dalam hal biomassa dibandingkan tanaman konvensional yang digunakan sebagai bahan bakar nabati, seperti jagung atau kedelai. Mereka menghasilkan biomassa hingga 100 kali lebih banyak per satuan luas, yang berarti jumlah biofuel per hektarnya lebih besar.
- Mereka tidak bersaing dengan tanaman pangan: Tidak seperti tanaman sumber biofuel lainnya, mikroalga tidak memerlukan lahan pertanian yang subur untuk tumbuh. Mereka dapat berkembang di air limbah, air asin atau bahkan di lahan yang tidak cocok untuk pertanian, sehingga meminimalkan dampak terhadap ketahanan pangan.
- Penggunaan CO2 dan dampak lingkungan yang lebih rendah: Mikroalga mengonsumsi CO2 dalam jumlah besar selama pertumbuhannya. Hal ini tidak hanya menguntungkan proses fotosintesis, tetapi juga membantu mengurangi konsentrasi gas ini di atmosfer, sehingga berkontribusi terhadap perlawanan terhadap perubahan iklim.
- Produksi berbagai senyawa: Mikroalga mampu menghasilkan lipid untuk biodiesel, karbohidrat untuk bioetanol, dan protein yang dapat digunakan sebagai makanan atau suplemen. Selain itu, produk sekunder yang dapat digunakan dalam industri farmasi dan kosmetik dapat diperoleh dari biomassanya.
Produksi biofuel dari mikroalga
Terdapat berbagai jenis biofuel yang dapat dihasilkan dari mikroalga, masing-masing memiliki karakteristik tertentu yang menjadikannya ideal untuk berbagai jenis penggunaan. Di antara biofuel yang paling umum adalah biodiesel, The bioetanol, The biogas dan biohidrogen. Masing-masing bahan bakar tersebut diperoleh dari komponen mikroalga yang berbeda, seperti lipid dan karbohidrat.
Biodiesel dari mikroalga
El biodiesel Ini adalah salah satu biofuel paling terkenal dan diperoleh terutama dari lipid (lemak) yang disimpan mikroalga di dalamnya. Untuk memproduksinya, lipid diekstraksi dari sel alga dan kemudian menjalani proses kimia yang disebut transesterifikasi, yang mengubahnya menjadi metil ester, komponen utama biodiesel.
Proses ekstraksinya mahal, namun penelitian mengenai teknik ekstraksi lipid baru dan pengembangan mikroalga yang diperkaya dengan asam lemak mengalami kemajuan pesat. Selain itu, kemajuan tertentu dalam pengolahan biomassa alga untuk menghasilkan biofuel telah memungkinkan efisiensi yang lebih besar dalam memperoleh biodiesel, terutama melalui teknik seperti pencairan hidrotermal (HTL), yang mengolah biomassa basah pada tekanan dan suhu tinggi.
Bioetanol dari mikroalga
El bioetanol Itu diperoleh melalui fermentasi karbohidrat yang disimpan dalam mikroalga. Setelah perlakuan awal biomassa untuk memisahkan gula, ragi dan bakteri digunakan untuk mengubah karbohidrat tersebut menjadi etanol. Meskipun prosesnya serupa dengan proses yang dilakukan pada jagung atau tebu, mikroalga memiliki keunggulan karena tidak memerlukan lahan atau pupuk yang luas, dan tidak bersaing dengan tanaman yang ditujukan untuk konsumsi manusia.
Biogas dari mikroalga
El biogas Ini adalah biofuel lain yang dapat diproduksi dengan menggunakan mikroalga. Melalui proses pencernaan anaerobik, karbohidrat dan lipid yang ada dalam alga terurai tanpa adanya oksigen untuk menghasilkan metana dan karbon dioksida. Biogas ini dapat digunakan dengan cara yang sama seperti gas alam, sehingga memungkinkan pembangkitan listrik atau digunakan dalam sistem pemanas.
Biofuel di industri dan transportasi
Selain produksi listrik dari biogas, biofuel yang diperoleh dari mikroalga mempunyai aplikasi utama di sektor-sektor seperti transportasi dan penerbangan. Saat ini, biodiesel yang dihasilkan dari mikroalga sedang diteliti sebagai alternatif bahan bakar penerbangan komersial, yang merupakan salah satu sektor yang paling sulit untuk didekarbonisasi. Dia biokerosin berasal dari mikroalga bisa menjadi solusi yang layak untuk mengurangi emisi CO2 di sektor ini.
Aplikasi juga sedang dipelajari di produksi biopolimer, yaitu plastik biodegradable yang dihasilkan dari produk sampingan seperti gliserol yang diperoleh selama proses transesterifikasi lipid. Hal ini dapat menambah nilai ekonomi tambahan pada produksi mikroalga, menjadikannya lebih kompetitif dengan bahan mentah lain yang digunakan untuk biofuel.
Biaya produksi terus menjadi hambatan utama bagi komersialisasi massal biofuel dari mikroalga, namun kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi menunjukkan masa depan yang menjanjikan bagi industri ini. Seiring dengan meningkatnya efisiensi dalam proses budidaya dan ekstraksi, serta penyempurnaan teknologi pemurnian biofuel, tidak ada keraguan bahwa mikroalga akan memposisikan dirinya sebagai salah satu sumber utama energi terbarukan di dunia.
Singkatnya, mikroalga tidak hanya menjanjikan produksi biofuel, namun juga menawarkan solusi berkelanjutan untuk mengurangi masalah energi dan lingkungan masyarakat kita. Kemampuannya untuk beradaptasi dengan lingkungan yang berbeda, kinerja produktifnya yang tinggi, dan potensinya dalam menyerap CO2 menjadikan mikroalga pilihan yang sangat baik dalam mencari alternatif energi yang bersih dan layak.