Energi Bio-fuel Dari Alga Hijau

Alga (jamak Algae) adalah organisme autotrof sederhana (dapat membuat makanan sendiri dengan bantuan energi seperti energi cahaya matahari) yang dibagi dalam berbagai subspecies berdasarkan bentuk, mulai dari sel tunggal hingga multisel. Rumput laut merupakan salah satu dari spesies alga yang memiliki sel yang kompleks. Alga pernah digolongkan sebagai tumbuhan bertalus.

Sebagai mana tumbuhan berklorofil lainnya, untuk hidup dan berkembang biak alga melakukan proses fotosintesa yang membutuhkan hidrogen yang didapat dari air (H2O), karbon dari CO2, dan sinar matahari. Hasil fotosintesa alga menghasilkan zat tepung yang mengandung rantai hidrokarbon, serta melepas oksigen ke udara.

Alga merupakan organisme yang sangat mudah berkembang biak, dengan tingkat pertumbuhan jauh lebih cepat dibandingkan tanaman darat pada umumnya. Salah satu faktor yang mempengaruhi adalah habitat alga di air, sehingga penyerapan CO2 dan nutrisi yang terlarut dalam air menjadi lebih efisien.

Jenis alga yang diteliti untuk memproduksi bio-fuel adalah microalga (alga dengan diameter sel kurang dari 0,4 mm), dengan pertimbangan bentuk struktur yang lebih sederhana, laju pertumbuhan cepat, dan pada beberapa spesies memiliki kandungan minyak tinggi. Berikut ini adalah spesiesspesies micro-alga yang banyak diteliti untuk produksi bio-fuel :

• Botryococcus braunii
• Chlorella
• Dunaliella tertiolecta
• Gracilaria
• Pleurochrysis carterae
• Sargassum

Bio-fuel Berbahan Baku Alga

Micro-alga dapat dimodifikasi secara genetik yang bertujuan untuk memilih produk yang akan dihasilkan, apakah kandungan gula/zat tepung yang tinggi sebagai bahan baku biobutanol, atau kandungan minyak lipid yang tinggi untuk bahan baku bio-diesel/ bio-jet fuel

Kandungan karbohidrat pada alga dapat diproses dengan biorefinery untuk menghasilkan bio-etanol atau bio-butanol. Butanol merupakan senyawa dengan densitas energi yang hampir sama dengan gasoline, namun lebih tinggi dibandingkan etanol dan methanol. Butanol dapat digunakan untuk mengganti gasoline sebagai bahan bakar tanpa perlu memodifikasi mesin gasoline. Penelitian menunjukkan bahwa jika butanol dicampurkan pada gasoline, dapat meningkatkan kinerja gasoline dan memberikan daya tahan terhadap korosi yang lebih baik jika dibandingkan etanol. Selain memproduksi bio-etanol atau bio-butanol, biomassa alga juga dapat diolah untuk menghasilkan biogasoline

Minyak lipid terdapat pada membran yang menyelimuti sel-sel alga. Minyak lipid yang terkandung pada alga dapat digunakan untuk memproduksi biodiesel atau bio-jet fuel. Saat ini produksi biodiesel dari alga masih dalam tahapan penelitian dan belum diproduksi dalam skala komersial.

Green Crude, Aplikasi Bio-Fuel dari Alga

Green Crude merupakan minyak mentah sintetis yang dihasilkan dari proses fotosintesa alga, yang diproduksi oleh Sapphire Energy di San Diego. Pengembangan Green Crude dilakukan untuk menghasilkan bahan bakar dengan spesifikasi yang sesuai dengan kebutuhan yang ada saat ini.

Proses untuk menghasilkan Green Crude adalah sebagai berikut : energi dihasilkan dari fotosintesa CO2 menggunakan sinar matahari. Alga dipanen dari kolam alga, kemudian diekstraksi dan diolah hingga menghasilkan hidrokarbon dengan struktur yang mendekati light sweet crude. Green Crude kemudian disuling dengan proses yang serupa seperti minyak mentah biasa untuk menghasilkan produk gasoline, diesel dan jet fuel.

Tahun 2008, Sapphire Energy berhasil memproduksi gasoline dari Green Crude dengan angka oktan 91 dan memiliki spesifikasi sesuai standar ASTM. Tahun 2009, sudah dilakukan uji coba jet fuel dari Green Crude pada pesawat Boeing 737 seri 800, dan direncanakan produksi skala komersial akan dimulai pada tahun 2018

Alga Menghasilkan Listrik 

Tidak hanya memproduksi biofuel, biomassa dari perkebunan alga dapat digunakan sebagai bahan baku proses anaerob untuk memproduksi biogas yang mengandung metana. Biogas kemudian dimasukkan ke dalam generator dan digunakan untuk membangkitkan energi listrik. Penelitian lebih lanjut dilakukan oleh para ahli bioelektro dari Stanford University (Amerika Serikat) di bawah pimpinan Dr. George Hamton dan tim bioelektro dari Yonsei University (Korea Selatan) di bawah pimpinan Prof. Ryu, dan telah menemukan sumber energi listrik yang dapat langsung “dipanen” dari sel alga. Dalam proses fotosintesis yang terjadi di dalam kloroplas, terdapat proses konversi sinar matahari menjadi energi kimia, yang kemudian disimpan dalam ikatan gula yang digunakan untuk zat makanan.

6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2

Ketika kloroplas mendapatkan energi dari cahaya matahari, terdapat elektron klorofil yang terlepas, yang kemudian digunakan oleh protein untuk membentuk gula. Para peneliti menyadap elektron setelah mereka “dimasak” oleh cahaya dan berada pada tingkat energi tertinggi. Mereka meletakkan elektroda emas dalam kloroplas sel alga, dan perpindahan elektron melalui elektroda tersebut menghasilkan arus listrik kecil. Produk sampingan dari proses fotosintesa ini adalah proton dan oksigen, sehingga proses ini dapat dikatakan ramah lingkungan. Namun masih harus dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai tingkat keekonomian proses “panen” elektron dari alga ini jika akan dikembangkan dalam skala lebih besar.

Keuntungan Menggunakan Alga

Pemanfaatan alga untuk menghasilkan bio-energi memiliki beberapa keunggulan, yaitu :

• Merupakan sumberdaya terbarukan.
• Mudah tumbuh di mana saja.
• Siklus pertumbuhan dan pengembangbiakan cepat.
• Efisiensi proses fotosintesis tinggi, karena tidak ada energi yang digunakan untuk membuat akar, batang, bibit dan daun.
• Tidak digunakan untuk pakan hewan.
• Ramah lingkungan dan mampu mengurangi emisi karbon di udara.
• Dapat dengan mudah dikembangkan ke skala produksi lebih besar karena menggunakan sinar matahari sebagai bahan baku dan tidak bergantung pada ukuran lahan.
• Alga dapat tumbuh dengan menggunakan air laut atau air limbah, sehingga tidak menghabiskan persediaan air bersih.
• Dapat diintegrasikan dengan berbagai proses. Alga dapat menerima CO2 dari emisi pabrik konvensional, dan limbah dari proses alga dapat digunakan sebagai pupuk untuk perkebunan konvensional.
• Dapat menjadi sumber keuntungan ekonomi.