Apa itu bahan bakar bioetanol, dan apa manfaatnya?
Anda mungkin pernah melihat laporan berita dalam beberapa tahun terakhir tentang mobil yang menggunakan alkohol dan bukan bensin. Gagasan menggunakan etanol sebagai bahan bakar kendaraan telah ada sejak lama, namun baru belakangan ini konsep tersebut dieksplorasi secara serius. Dengan mengganti bahan bakar berbasis minyak bumi dengan alkohol, kita dapat menghilangkan asap knalpot berbahaya yang dihasilkan mobil ketika menggunakan bensin sebagai bahan bakar.
Bioetanol adalah bahan bakar alternatif yang menarik dan semakin menarik minat para peneliti, konsumen, dan produsen mobil. Namun, apa itu bioetanol, dan mengapa ia dianggap sangat menjanjikan?
Apa itu bahan bakar bioetanol?
Etanol telah lama menjadi salah satu zat yang paling serbaguna dan penting yang kita miliki. Kebanyakan orang mengenal etanol sebagai alkohol yang ditemukan dalam minuman beralkohol. Namun bagi ahli kimia, etanol lebih dari sekadar obat psikoaktif; etanol adalah pelarut dengan berbagai aplikasi industri dan kimia yang tak terbatas. Dalam beberapa tahun terakhir, etanol juga muncul sebagai bahan bakar terbarukan yang potensial untuk mobil dan alternatif yang layak untuk bensin berbasis minyak.
Bioetanol secara sederhana mengacu pada etanol yang diproduksi dari biomassa. Jika Anda bertanya-tanya bahan bakar bioetanol terbuat dari apa, inilah jawabannya. Biomassa adalah istilah yang luas yang mencakup semua materi yang berasal dari organisme yang masih hidup atau yang baru saja mati. Kayu adalah contoh biomassa yang paling umum. Dengan membakar kayu, kita bisa langsung melepaskan energi yang dikandungnya dan menggunakannya sebagai bahan bakar. Kategori umum biomassa lainnya termasuk residu pertanian dan kotoran hewan, limbah makanan dan industri, dan tanaman energi.
Bagaimana bahan bakar bioetanol dibuat?
Biomassa, biasanya dalam bentuk tanaman energi, dapat menghasilkan bioetanol melalui proses yang disebut fermentasi, proses yang sama dengan yang digunakan untuk membuat minuman beralkohol. Jagung, tebu, ganggang dan sejumlah tanaman lain yang tersedia secara luas dapat digunakan untuk memproduksi bioetanol melalui fermentasi. Selama proses fermentasi, spesies ragi tertentu mengonsumsi gula dalam biomassa. Ketika mencernanya, mereka menghasilkan etanol dan karbon dioksida (CO2) sebagai produk sampingan.
Biomassa biasanya mengandung serangkaian polimer karbohidrat kompleks yang disebut selulosa, yang ditemukan di dinding sel tanaman. Untuk menghasilkan gula yang cukup untuk fermentasi, biomassa harus diperlakukan dengan asam atau enzim khusus. Hal ini memecah beberapa sel tanaman yang lebih tangguh, mengekspos struktur internalnya melalui proses lain yang disebut hidrolisis. Hidrolisis selulosa menghasilkan gula sukrosa, yang kemudian dapat difermentasi untuk menghasilkan etanol. Ada tiga cara utama untuk mengekstrak gula dari sampel biomassa: hidrolisis enzimatik, hidrolisis asam encer, dan hidrolisis asam pekat.
Hidrolisis enzimatik: Enzim khusus ditambahkan ke sampel biomassa. Enzim-enzim ini memecah sel tanaman dan menghidrolisis selulosa untuk menghasilkan sukrosa. Metode ini merupakan inovasi terbaru dan saat ini sangat mahal untuk dilakukan. Namun demikian, ini diharapkan menjadi lebih ekonomis dari waktu ke waktu seiring dengan penyempurnaan prosesnya.
Hidrolisis asam encer: Metode ini adalah yang tertua dan paling sederhana. Saat ini juga merupakan cara yang paling efisien dalam menggunakan biomassa untuk memproduksi etanol, meskipun hal ini dapat berubah di masa depan. Prosesnya terdiri dari dua tahap, setiap kali menambahkan asam sulfat, yang diencerkan hingga kurang dari 1% dan dipanaskan hingga 190 - 215 derajat Celcius, ke dalam biomassa. Asam lemah dan panas tinggi menghidrolisis selulosa. Cairan yang dihasilkan kemudian dapat dipulihkan dan diproses.
Hidrolisis asam pekat: Hidrolisis asam pekat menggunakan konsentrasi asam sulfat yang jauh lebih kuat (70-77%), yang ditambahkan ke biomassa kering dan dinaikkan ke suhu 50 Celcius. Campuran tersebut kemudian diencerkan dengan air hingga konsentrasinya antara 20-30grees Celcius, sebelum dipanaskan hingga 100 derajat Celcius selama satu jam. Hasil dari proses ini adalah gel yang dapat ditekan untuk melepaskan campuran gula dan asam. Campuran dipisahkan menggunakan kolom kromatografi.
Apa saja manfaat bahan bakar bioetanol?
Bioetanol menawarkan banyak keunggulan dibandingkan jenis bahan bakar yang lebih tua. Namun, salah satu alasan utamanya adalah tanaman apa pun yang mengandung gula dan pati dapat digunakan untuk memproduksinya. Seiring dengan kemajuan penelitian dan penyempurnaan proses yang kami gunakan untuk mengekstrak dan memfermentasi gula, kami berharap hasil panen akan meningkat. Beberapa tanaman saat ini dianggap jauh lebih unggul untuk produksi bioetanol, namun hal ini dapat berubah seiring berjalannya waktu.
Produksi bahan bakar bioetanol jauh lebih ramah lingkungan daripada bahan bakar umum lainnya, dan ada upaya berkelanjutan untuk mengurangi jejak karbonnya. Pada prinsipnya, produksi bioetanol haruslah netral karbon karena satu-satunya CO2 yang dilepaskan ke atmosfer adalah CO2 yang diserap oleh tanaman melalui fotosintesis.
Produksi bioetanol tidak hanya lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan jenis produksi bahan bakar lainnya, tetapi ketika bahan bakar tersebut digunakan, juga menghasilkan asap yang jauh lebih bersih. Etanol terbakar sempurna; tidak ada produk sampingan yang berbahaya seperti jenis bahan bakar lainnya. Ketika bioetanol digunakan sebagai bahan bakar untuk mesin pembakaran internal pada mobil, asap knalpotnya sering kali lebih bersih daripada udara di sekitarnya, terutama di lingkungan perkotaan.
Karena etanol dapat terurai secara hayati, kebocoran bahan bakar tidak berpotensi menimbulkan bencana lingkungan, seperti halnya minyak. Jika etanol masuk ke dalam air, etanol akan mengencerkan ke konsentrasi yang rendah dan tidak beracun.
Untuk apa bahan bakar bioetanol digunakan?
Bahan bakar bioetanol digunakan dalam berbagai konteks dan diharapkan dapat menemukan lebih banyak aplikasi seiring berjalannya waktu dan peningkatan metode produksi. Jika Anda bertanya bahan bakar bioetanol digunakan untuk apa saja setiap tahun, Anda akan menemukan daftarnya semakin panjang. Dua aplikasi yang paling menonjol dari bahan bakar bioetanol adalah sebagai bahan tambahan atau alternatif untuk minyak bumi dan sebagai bahan bakar untuk perapian khusus.
Menambahkan etanol ke dalam bensin akan meningkatkan angka oktan, sehingga lebih tahan terhadap ledakan. Hasilnya, lebih banyak bahan bakar yang terbakar daripada meledak. Meningkatkan nilai oktan bahan bakar biasanya merupakan proses yang sangat mahal; menambahkan etanol ke bahan bakar berkadar rendah akan meningkatkan kinerjanya tanpa meningkatkan biaya secara signifikan. Banyak produsen mobil juga telah mulai mendukung E85 pada kendaraan mereka, yang merupakan bahan bakar yang terbuat dari etanol 85% dan produk minyak bumi 15%.
Perapian bioetanol juga menjadi lebih umum dan pada akhirnya dapat menggantikan perapian konvensional sepenuhnya. Karena bioetanol terbakar dengan sangat bersih dan tidak menghasilkan produk pembakaran yang beracun, perapian bioetanol tidak memerlukan cerobong asap untuk membuang asapnya; tidak ada asap yang perlu dikhawatirkan. Karena perapian bioetanol tidak memerlukan infrastruktur tambahan, perapian ini dapat digunakan secara bebas dalam situasi di mana perapian konvensional tidak memungkinkan. Jika Anda bertanya-tanya berapa lama bahan bakar bioetanol dapat bertahan jika dibakar secara terus menerus di perapian, jawabannya adalah 4 hingga 8 jam. Perapian bioetanol biasanya memungkinkan pengguna untuk mengontrol laju pembakaran bahan bakar melalui pengaturan panas yang berbeda. Semakin banyak yang dihasilkan, semakin cepat mengkonsumsi bahan bakar.
Apa arti Bioetanol bagi masa depan produksi bahan bakar?
Bioetanol bukanlah satu-satunya bahan bakar nabati yang ada di luar sana. Namun, saat ini, teknologi ini adalah yang paling menonjol, dan keberhasilan awalnya telah menjadi pendorong utama penelitian terhadap teknologi terkait lainnya. Dua contoh lain yang menonjol dari konsep serupa adalah biodiesel dan bahan bakar hidrogen. Dengan mempertimbangkan bagaimana bahan bakar biodiesel, bioetanol, dan hidrogen dibuat, kita dapat mulai memahami seperti apa masa depan teknologi energi bersih.
Biodiesel adalah bahan bakar alternatif lain yang menjanjikan yang dapat diproduksi dari minyak dan lemak. Minyak goreng bekas, minyak sayur dan lemak hewani semuanya dapat dikonversi menjadi biodiesel. Seperti halnya bioetanol, biodiesel menjadi sorotan sebagai alternatif atau pelengkap bensin. Keuntungan utama dari biodiesel adalah bahwa biodiesel dapat dibuat dari daur ulang berbagai macam produk yang sudah tersedia. Ini juga dapat digunakan pada mesin diesel yang sudah ada tanpa perlu modifikasi.
Bahan bakar hidrogen adalah sumber bahan bakar alternatif lain yang jauh lebih ramah lingkungan daripada bensin. Meskipun hidrogen adalah elemen yang paling melimpah di alam semesta, hidrogen juga merupakan elemen yang paling ringan. Akibatnya, hidrogen bebas sangat jarang ditemukan di Bumi karena hidrogen mengambang di ruang angkasa. Sebagian besar hidrogen yang diproduksi secara industri dibuat dengan reformasi uap, yang membutuhkan bahan bakar fosil. Namun, penelitian sedang dilakukan untuk memproduksi hidrogen dari biomassa dan elektrolisis air. Jika upaya ini mengarah pada produksi hidrogen yang bersih dan efisien, ini bisa menjadi sangat penting sebagai sumber bahan bakar.
Seiring dengan mulai terlihatnya dampak perubahan iklim akibat ulah manusia dan mempengaruhi setiap sudut planet ini, penelitian mengenai energi alternatif menjadi semakin penting. Tidak ada teknologi yang dapat memungkinkan kita untuk mengurangi dampak perubahan iklim, tetapi dengan beralih ke teknologi netral karbon sedapat mungkin, kita dapat mulai mengurangi dampak kita terhadap lingkungan.
Bahan bakar nabati seperti bioetanol memberikan gambaran sekilas tentang masa depan energi bersih. Biomassa melimpah di planet kita dan kita dapat memanfaatkannya untuk memenuhi kebutuhan energi kita tanpa kekurangan yang terkait dengan pembakaran bahan bakar fosil. Dalam beberapa dekade mendatang, bioetanol dan bahan bakar nabati lainnya tentu akan memainkan peran penting dalam membantu kita mengurangi jejak karbon sebagai sebuah peradaban.