Alga sebagai sumber bahan bakar

PendahuluanDunia saat ini sudah memasuki penurunan sumber daya energi

dalam hal ini adalah minyak bumi, sementara permintaan akan minyak semakin meningkat. Produksi minyak dunia diperkirakan telah mengalami penurunan satu dan sepuluh dekade (Crookes, 2006). Sebagai hasil dari krisis energi yang dialami, baik pemerintah dan industri swasta memeriksa sumber-sumber energi alternatif. Sumber energi yang tidak dapat diperbaharui yang ada saat ini seperti batu bara dan uranium. Batubara adalah kandidat yang kuat untuk segera digantikan dengan alternatif bahan bakar yang masih berlimpah. Negara yang menggunakan bahan bakar batubara tebesar diantaranya Amerika, India dan Cina (Clayton, 2004). Pengguanaan bahan bakar fosil telah menyebabkan menipisnya hingga bocornya lapisan atmosfir yang merupakan faktor terjadinya fenomena pemanasan global. Karena bahan bakar batubara lebih banyak menghasilkan CO2. kebutuhan akan sumber bahan bakar yang baru yang berasal dari bahan bakar cair mulai mendapat perhatian yang besar dan perhatian ini difokuskan pada biofuel (Schneider, 2006).

BiodieselBiodiesel merupakan biofuel yang terdiri dari ester monoalkyl

yang berasal dari minyak organik, tanaman atau hewan melalui proses tranesterification (Demirbas, 2007). Reaksi biodesil adalah sangat sederhana

Trigliserida + 3 Metanol ← Katalisator Gliserin + Ester Metil 3 (Biodesil)

Ini merupakan reaksi kesetimbangan di mana minyak organik atau trigliserida bisa diolah menjadi biodiesel dengan adanya katalis dan alkali seperti kalium hidroksida (Chisti, 2007). Kelebihan metanol digunakan untuk memaksa reaksi untuk mendukung sisi kanan dari persamaan. Trigliserida adalah molekul kompleks yang digunakan hewan dan tanaman minyampan energi makanan, dalam istilah yang lebih sederhana disebut dengan lemak. Proses pembuatan biodiesel sebagai berikut:

a. Trigliserida, metanol dan katalis ditempatkan dalam ruang reaksi dikontrol untuk menjalani transesterifikasi

b. Produk awal ditempatkan dalam suatu pemisah untuk menghilangkan gliserin oleh produk

c. Kelebihan metanol pulih dari metil ester melalui penguapan

d. Biodiesel akhir dibilar dengan air, pH dinetralkan dan dikeringkan

(Xu et al., 2006)Kepadatan energi dari biodiesel adalah minyak bumi sebanding

dengan solar. Nilai kalor tinggi minyak diesel 42,7 MJ/kg. Nilai untuk biodiesel bervariasi tergantung pada sumber biomassanya. Biasanya biodiesel yang berasal dari benih minyak seperti kedelai menghasilkan 37 MJ/kg, sedangkan biomassa yang berasal dari ganggang menghasilkan 41 MJ/kg (Rakopoulos at al, 2006). Meskipun energi yang dihasilkan lebih rendah berdasarkan biodiesel minyak biji yang paling umum, namun biodiesel minyak biji memiliki kepadatan energi yang cukup untuk membuat biodiesel minyak biji menjadi alternatif untuk minyak diesel.

Biodiesel memiliki sejumlah keunggulan. Pertama, bahan bakar berasal dari biomassa tidak berkontribusi kepada CO2. Kedua, emisi biodeisel secara keseluruhan lebih rendah dari minyak bumi. Ketiga, infrastruktur untuk biodiesel sudah ada. Biodiesel dapat digunakan pada mesin diesel yang dicampurkan dengan minyak solar atau dapat dijalankan di mesin unblended dengan sedikit modifikasi. Kempat, biodiesel memiliki toksisitas rendah dan biodegradable (Aresta at al, 2005). Kelima, seperti minyak solar, biodiesel memiliki pembakaran yang lebih lengkap dari pada bensin, memberikan bakar bersih (Bowman at al., 2006).

Biodiesel bukan tanpa masalah. Pertama, tidak menghasilkan peningkatan emisi, diesel relatif terhadap minyak bumi, karena rasio kompresi yang lebih tinggi biasanya digunakan dalam mesin biodiesel (Crookes, 2006). Kedua, menggunakan biodiesel tidak menguranggi output daya dari mesin diesel dibanding dengan menggunakan minyak diesel, meskipun ini hanya 2% secara keseluruhan (Schneider, 2006). Ketiga, harga biodisel biasanya lebih mahal dari pada minyak bumi solar. Meskipun skala produksi adalah faktor yang berkontribusi, tingginya biomassa adalah pertimbangan yang paling penting.

Alga sebagai sumber biomassaGanggang yang digunakan dalam produksi biodiesel biasanya ganggang hijau air uniseluler. Jenis ganggang adalah eukariota fotosintesis ditandai dengan tingkat pertumbuhan yang tinggi dan kepadatan yang tinggi. Dalam kondisi yang baik, ganggang hijau dapat ganda biomassa dalam waktu kurang dari 24 jam (Christi, 2007; Schneider, 2006). Selain itu ganggang, hijau dapat memiliki isi lipid besar, seringkali lebih dari 50% (Christi, 2007; Schneider, 2006). Ini hasil tinggi, kepadatan tinggi biomassa sangat ideal untuk pertanian intensif dan mungkin merupakan sumber yang sangat baik untuk produksi biodiesel (Lihat Tabel 1) .

Tabel 1. Sebuah perbandingan kandungan minyak yang ditemukan di ganggang hijau. Konten Minyak hanya satu kriteria untuk memilih spesies untuk budidaya. Tingkat pertumbuhan,

kepadatan, dan ketahanan hidup juga harus diperhatikan. (Data dari Christi, 2007)

Spesies Minyak Konten (% berdasarkan berat kering)

Chlorella sp. 28-32 Nitzschia sp. 45-47 Nannochloropsis sp. 31-68 Schizochytrium sp. 50-77

Produktivitas tahunan dan kandungan minyak alga jauh lebih besar daripada tanaman benih. Kedelai hanya dapat menghasilkan sekitar 450 liter minyak per hektar. Canola dapat menghasilkan 1.200 liter per hektar, dan Palm dapat menghasilkan 6000 liter. Sekarang, bandingkan dengan ganggang yang dapat menghasilkan 90.000 liter per hektar (Christi, 2007; Haag, 2006; Schneider, 2006). Hal ini kemungkinan bahwa permintaan AS untuk bahan bakar cair dapat dicapai oleh ganggang berkultivasi sepersepuluh dari daerah saat ini dikhususkan untuk budidaya kedelai (Scott dan Bryner, 2006).

Alga memiliki sejumlah manfaat unik. Sebagai spesies air, mereka tidak memerlukan lahan untuk budidaya. Ini berarti bahwa budidaya ganggang tidak perlu bersaing dengan komoditas pertanian untuk ruang tumbuh. Bahkan dalam fasilitas ganggang, budidaya dapat dibangun pada lahan marginal yang memiliki beberapa kegunaan lain. Air yang digunakan dalam budidaya ganggang dapat menggunakan air segar atau garam, dan konsentrasi garam hingga dua kali lipat dari air laut dapat digunakan secara efektif (Brown dan Zeiler, 1993;. Aresta et al, 2005).

Budidaya Alga biasanya dilakukan dalam dua cara; kolam terbuka dan bioreaktor. Buka ras-cara berbasis kolam adalah metode yang disukai budidaya alga skala besar, dan mereka telah digunakan sejak tahun 1950 untuk memproduksi makanan suplemen dan obat-obatan (Christi, 2007). Karena kolam terbuka dengan lingkungan sehingga sesuai untuk mempertahankan spesies ganggang atau alga tertentu. Bioreaktor adalah metode yang disukai untuk peneliti ilmiah, dan baru-baru ini ada beberapa yang lebih baru, inovatif desain produksi. Sistem ini lebih mahal untuk membangun dan mengoperasikan, namun memungkinkan lingkungan untuk dikontrol. Ini berarti bahwa tingkat gas, suhu, pH, pencampuran, konsentrasi media, dan cahaya dapat dioptimalkan untuk produksi maksimum (Christi, 2007). Tidak seperti kolam terbuka, bioreaktor dapat memastikan satu spesies alga yang tumbuh tanpa gangguan atau kompetisi.

Produksi biodiesel dari sumber-sumber biomassa memiliki sejumlah masalah. Pertama, sumber-sumber biomassa paling bermasalah seperti limbah minyak, lemak hewani, dan minyak sayur yang memiliki persediaan terbatas (Ma dan Hanna, 1999). Kedua,

banyak dari sumber memiliki kegunaan kompetitif, seperti makanan atau produksi kosmetik. Ketiga, sumber daya yang digunakan untuk menciptakan biomassa memiliki persaingan dengan kegunaan lain, dan ini termasuk tanah yang subur. Keempat, karena terbatasnya pasokan dan kompetisi, banyak sumber-sumber biomassa telah menjadi peningkatan mahal (Haag, 2006)

Pendekatan inovatif untuk meningkatkan hasilBudidaya alga memiliki empat dasar, dan sama pentingnya, persyaratan: karbon, air, cahaya, dan ruang. Dengan memaksimalkan kualitas dan kuantitas persyaratan ini memungkinkan untuk memaksimalkan kuantitas minyak yang kaya biomassa dan laba atas investasi. Ironisnya, ini sering dapat dilakukan dengan menggunakan sumber daya yang kurang dimanfaatkan, yang dapat memberikan manfaat tambahan atau bahkan mengimbangi biaya produksi. Hal ini membutuhkan pendekatan inovatif. Karena ide mempertahankan kondisi pertumbuhan membutuhkan lingkungan yang sangat terkontrol dan pendekatan inovatif untuk produksi ganggang cenderung menggunakan bioreaktor. Meskipun ini meningkatkan kompleksitas dan biaya, telah menghasilkan beberapa penggandaan, hasil yang sangat mengesankan atau bahkan tiga kali lipat hasil yang diperoleh di Perairan (Schneider, 2006)