Bagaimana Cara Pemanfaatan Biomassa Menjadi Sumber Energi Bersih

Ilustrasi Biofuel | Source: Pinterest

Sebagai sumber energi, biomassa dapat dimanfaatkan melalui beberapa cara Tiga di antaranya adalah konversi menjadi energi panas, energi listrik, dan energi kimia. Dalam sub-bab di bawah ini, sobat akan dijelaskan mengenai pemanfaatan biomassa menjadi energi kimia dan energi listrik, yaitu dua metode yang paling banyak digunakan saat ini.

Bagaimana Biomassa dapat menjadi Biofuel?

Produksi biofuel dari biomassa merupakan salah satu alternatif yang menjanjikan untuk bahan bakar berbasis minyak. Biofuel yang dihasilkan dari biomassa dapat dikelompokkan menjadi empat kategori berdasarkan sifat feedstock-nya, di antaranya sebagai berikut.

Biofuel Generasi 1 (G1)

Biofuel generasi pertama saat ini sudah diproduksi secara komersial dengan teknologi yang sudah mapan. Biofuel generasi ini diproduksi dari feedstock yang merupakan biomassa bahan pangan sehingga memunculkan masalah baru berupa kompetisi produksi bahan pangan dengan bahan bakar.

Biofuel Generasi 2 (G2)

Biofuel generasi kedua diproduksi dari tanaman non-pangan, residu hutan, tanaman agrikultura, limbah industri, dan limbah domestik. Produksi biofuel generasi kedua ini dapat mengatasi masalah kompetisi dengan bahan pangan. Biasanya, produksi dilakukan dengan konversi termokimia atau biokimia Konversi termokimia lebih banyak dilakukan untuk komersialisasi karena proses ini berdasarkan pada teknologi yang telah mapan selama bertahun-tahun. Metode biokimia saat ini belum dikomersialisasi, tetapi penggunaannya berpotensi besar dapat mengurangi biaya produksi. Saat ini banyak riset tentang optimisasi metode biokimia untuk produksi biofuel generasi kedua yang sedang berlangsung dan diharapkan akan segera menghasilkan alternatif biofuel murah yang dapat diproduksi secara massal.

Meskipun biofuel generasi kedua dapat mengatasi masalah persaingan energi dan bahan pangan, tetapi muncul permasalahan lain, yaitu ketersediaan lahan yang dibutuhkan untuk penanaman feedstock. Akibatnya, akan terjadi kompetisi lahan karena lahan yang semula digunakan untuk produksi tanaman pangan kini berkompetisi dengan tanaman untuk feedstock biofuel.

Biofuel Generasi 3 (G3)

Biofuel generasi ketiga diproduksi dari alga dan rumput laut yang memberikan solusi terhadap masalah-masalah kompetisi feedstock dan lahan. Alga dan rumput laut dapat dikultivasi tanpa memerlukan lahan tambahan. Tanaman-tanaman ini dapat tumbuh di rawa, air laut, dan lahan-lahan lain yang tidak produktif bagi penanaman agrikultura. Saat ini sedang banyak dilakukan riset untuk menghasilkan teknologi terbaik dalam produksi biofuel generasi ketiga.

Biofuel Generasi 4 (G4)

Biofuel generasi keempat saat ini masih dalam tahap konseptual dan membutuhkan waktu bertahun-tahun untuk dapat diwujudkan. Konsep utamanya adalah memproduksi biofuel dari biomassa yang dapat mengonsumsi CO, jauh lebih banyak saat pembuatannya dibandingkan dengan CO, yang dilepaskan saat penggunaan biofuel yang dihasilkan (carbon-negative). Oleh sebab itu, biofuel generasi ini diharapkan akan menjadi solusi bagi permasalahan gas rumah kaca dan pemanasan global.

Di antara semua sumber biomassa, mikroalga adalah sumber biomassa generasi ketiga yang menjadi perhatian para peneliti energi terbarukan. Istilah biofuel mengacu pada bahan bakar cair, gas, atau padatan yang produksinya didominasi oleh biomassa. Macam-macam biofuel yang diproduksi dari sumber-sumber biomassa termasuk bahan bakar cair (etanol, metanol. dan biodiesel) dan bahan bakar gas (hidrogen dan metana) (Demirbas, A., 2010). Bahan baku biomassa, termasuk tanaman serta produk pertanian dan kehutanan, dapat dikonversi menjadi bahan bakar dengan proses termal. biokimia, atau ektraksi minyak secara langsung.

Biofuel diklasifikasikan menjadi biofuel primer dan sekunder (Poonam dan Anoop, 2011). Biofuel primer merupakan bentuk alami dan tanpa adanya proses lebih lanjut dari biomassa yang pada umumnya digunakan untuk pemanasan dan aplikasi pembangkit listrik dalam skala kecil ataupun besar. Jenis bahan bakar ini termasuk kayu bahan bakar, serpihan, pelet kayu, dan lain-lain. Biofuel sekunder adalah bentuk modifikası dari bahan bakar primer yang diproduksi dari proses biomassa (contohnya, etanol dan biodiesel) yang digunakan pada kendaraan, mesin, dan penerangan.

Biomassa menjadi Listrik

Biomassa dapat digunakan untuk menghasilkan energi kimia, energi panas, dan energi listrik. Biomassa dapat dibakar secara langsung untuk menghasilkan energi dan gas buang yang dapat digunakan untuk menyediakan panas proses. Panas dari biomassa dapat digunakan untuk menghasilkan uap yang dapat digunakan kembali, baik secara langsung untuk menyediakan panas proses maupun dikonversi menjadi listrik dengan turbin uap. Oleh sebab biomassa memiliki densitas energi yang rendah, diperlukan upaya agar dapat ditingkatkan menjadi bahan bakar dengan densitas energi yang tinggi. Di antaranya menjadi arang, bahan bakar cair (terutama bahan bakar transportasi), dan bahan bakar gas, seperti hidrogen, producer gas (bahan bakar gas tingkat rendah yang sebagian besar tersusun atas nitrogen dan karbon monoksida), atau biogas (Pande dan Bhaskarwar, 2012). 

Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengonversi biomassa menjadi listrik. Metode pertama merupakan metode yang paling sederhana, yaitu membakar biomassa secara langsung, memanaskan air menjadi uap, dan mengalirkannya ke turbin uap, untuk menghasilkan listrik. 

Metode kedua adalah gasifikasi biomassa. Sebuah gasifier biomassa memerlukan biomassa kering, seperti limbah pertanian, suhu tinggi, dan tambahan oksigen untuk memproduksi gas sintesis (CO dan H₂). Proses anaerobic digestion mengubah biomassa basah, seperti limbah makanan dan pupuk, menjadi metana (CH) dalam sebuah digestion tank. Baik metana maupun syngas, dapat digunakan dalam sebuah mesin gas atau turbin gas untuk memproduksi listrik.

Metode ketiga adalah memproduksi listrik dari biomassa tergasifikasi dengan menggunakan fuel cell. Jika terdapat biogas/bio-syngas dengan kemurnian yang cukup tinggi, dapat menggunakan fuel cell untuk memproduksi bio-listrik. Akan tetapi, fuel cell dapat rusak dengan cepat jika gas mengandung kotoran sehingga teknologi ini belum komersial. 

Secara umum, pembangkitan listrik dari biomassa tidak hanya menghasilkan listrik, tetapi juga panas. Sebuah mesin gas tradisional akan memiliki efisiensi 30-35%, sedangkan turbin gas dan turbin uap akan memiliki efisiensi maksimal sekitar 50% (Maehlum, M.A., 2013).

Share this post