Produksi Biodiesel dari Biomassa Mikroalga Oleh : Syarif H. B1210009 Universitas Djuanda Bogor

Pendahuluan Meningkatnya konsumsi energi dunia serta menurunnya cadangan minyak dengan kecepatan 2-3% pertahun mulai tahun 2010 berpotensi menimbulkan kelangkaan bahan bakar fosil, kondisi ini mendorong Pemerintah untuk membuat energi roadmap untuk mengatasi krisis energi tersebut. Dalam UU No 5/2006 disebutkan bahwa pemerintah menargetkan pada tahun 2025 kebutuhan energi nasional akan disediakan oleh energy baru dan terbarukan (EBT) sebanyak 17%, sedangkan sisanya masih tergantung pada minyak 20%, gas 30% dan batubara 33%. Bioenergi termasuk energi dari biomasa diharapkan mampu memenuhi 5% dari EBT yang telah ditetapkan (Hadiyanto, 2012).

Salah satu biomassa yang potensial untuk dijadikan bioenergi ialah mikroalga. Mikroalga merupakan tumbuhan mikroskopik yang menggunakan karbondioksida sebagai sumber karbon (Sundstrom, dkk.1997). Indonesia sebagai Negara tropis memiliki temperatur dan komposisi kadar garam tinggi sehingga sangat sesuai untuk pertumbuhan mikroalga (Handayani, 2012). Selain itu, kandungan lipidnya sebagai bahan baku biodiesel yang mencapai 50%, menjadikan mikroalga sebagai biomasa yang sangat potensial untuk produksi biodiesel.

Biodiesel Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang diperoleh dari minyak tumbuhan, lemak binatang atau minyak bekas melalui esterifikasi dengan alkohol (Özgul dan Türkay 1993; Pamuji, dkk. 2004; Gerpen 2004). Biodiesel terdiri dari monoalkyl ester yang dapat terbakar dengan bersih. Karena bahan bakunya berasal dari minyak tumbuhan atau lemak hewan, biodiesel digolongkan sebagai bahan bakar yang dapat diperbarui (Knothe, 2005).

Mikroalga Mikroalga merupakan kelompok tumbuhan berukuran renik yang termasuk dalam kelas alga, diameternya antara 3-30 μm, baik sel tunggal maupun koloni yang hidup di seluruh wilayah perairan tawar maupun laut, yang lazim disebut fitoplankton. Di dunia mikrobia, mikroalga termasuk eukariotik, umumnya bersifat fotosintetik dengan pigmen fotosintetik hijau (klorofil), coklat (fikosantin), biru kehijauan (fikobilin), dan merah (fikoeritrin).

Mikroalga sebagai mikroorganisme fotosintesis telah diteliti menjadi alternatif sebagai pengganti komoditas tanaman darat sebagai sumber penghasil minyak (Chisti, 2007). Dibandingkan dengan tanaman darat penghasil minyak, mikroalga memiliki produktivitas minyak yang lebih tinggi per satuan luas lahan yang digunakan. Beberapa jenis mikroalga berpotensi sebagai sumber minyak, serta kandungan minyak pada berbagai mikroalga pada fase stationery dan eksponensial. Kandungan minyak mikroalga bervariasi tergantung jenis mikroalganya, rata-rata pertumbuhan dan kondisi kultur mikroalga (Chisti, 2007.) Jenis Tanaman Hasil Minyak Jagung 172 Kedelai 446 Minyak Jarak 1.892 Kelapa 2.689 Minyak Palm 5.950 Mikroalga 58.700

Tabel 3. Kandungan minyak dari beberapa jenis mikroalga (Chisti, 2007, Gouiveia & Oliveira, 2009) Mikroalga Kandungan minyak (%) Botrycoccus Braunii 25-75 Chlorella sp 28-32 Crypthecodinium cohnii 20 Cylindrotheca sp. 16-37 Dunaliella bioculata 8 Dunaliella Primolecta 23 Dunaliella salina 14-20 Isochrysis sp. 25-33 Monallanthus salina >20 Nannochloris sp. 20-35

Mikroalga Kandungan minyak (%) Nannochloropsis sp Mikroalga Kandungan minyak (%) Nannochloropsis sp. 31-68 Neochloris oleoabundans 35-65 Nitzhchia sp. 45-47 Phaeodactylum tricornutum 20-30 Schizochytrium sp. 50-77 Scenedesmus obliquus 35-55 Scenedesmus dimorphus 16-40 Spirulina maxima 4-9 Tetraselmis sueica 15-23

Lemak mikroalga pada umumnya terdiri dari asam lemak tidak jenuh, seperti linoleat, eicosapentaenoic acid (EPA) dan docosahexaenoic acid ( DHA) (Skjak-Braek, 1992). Mikroalga mengandung lemak dalam jumlah yang besar terutama asam arachidonat (AA, 20:4ω6) (yang mencapai 36% dari total asam lemak) dan sejumlah asam eikosapentaenoat (EPA, 20:5ω3) (Fuentes, et al., 2000). Selain itu, lemak mikroalga juga kaya akan asam lemak poli tidak jenuh (PUFA) dengan 4 atau lebih ikatan rangkap. Sebagai contoh, yang sering dijumpai yaitu eicosapentaenoic acid (EPA, C20:5) dan docosahexaenoic acid (DHA, C22:6) (Chisti, 2007). Biomassa mikroalga adalah sumber yang kaya akan beberapa nutrien, seperti asam lemak ω3 dan ω6, asam amino esensial (leusin, isoleusin, valin, dan lain-lain) serta karoten (Becker, 1994). Beberapa mikroalga menyajikan spektrum asam lemak yang lebih besar, ketika dibandingkan dengan tanaman yang mengandung minyak, selain itu juga mengandung struktur molekul dengan lebih dari 18 atom karbon (Belarbi dkk, 2000). Salah satu mikroalga yang mudah didapatkan dan dikembangkan di Indonesia adalah Chlorella sp.

Potensi Mikroalga Mikroalga dapat tumbuh cepat, bahkan dalam waktu tujuh hari sudah bisa panen (Cohen, 1999). Sementara tanaman jarak pagar misalnya, enam bulan baru bisa dipanen, dengan waktu efektif mencapai tiga tahun. Luas lahan budidaya mikroalga juga dapat dimaksimalkan dengan bantuan teknologi fotobioreaktor. Dari segi kualitas, mikroalga merupakan mikroorganisme laut dengan kandungan minyak tinggi (mencapai lebih dari 50%), bahkan spesies mikroalga yang hidup di air tawar, Botroyococcus braunii memiliki kandungan lemak hingga 70%. Mikroalga juga masih menjadi sumber minyak terbaik di dunia. Hampir semua minyak yang kita peroleh dari perut bumi berasal dari sisa mikroalga yang hidup ribuan tahun lalu.

Selain di laut, mikroalga juga banyak ditemukan di air tawar Selain di laut, mikroalga juga banyak ditemukan di air tawar. Mikroalga memiliki fungsi serupa dengan kebanyakan tumbuhan, yakni mengusir karbondioksida dari atmosfer dan menghasilkan oksigen melalui fotosintesis. Lahan perkebunan saat ini berlomba-lomba memproduksi biodiesel dan bahan bakar lain dari kedelai, singkong, dan kelapa sawit. Jika semuanya diperbandingkan, kedelai menghasilkan 50 galon minyak per setengah hektar per tahun. Singkong menghasilkan 160 galon, kelapa sawit sekitar 600 galon, sedangkan sejumlah jenis mikroalga sanggup menghasilkan sekitar 2.000 galon per setengah hektar per tahun. Dengan kecepatan tumbuh, kualitas, serta mudah ditemukannya mikroalga menunjukkan potensi yang sangat besar untuk menghasilkan biodiesel di masa depan.

Pembuatan biodiesel dapat berasal dari berbagai bahan yang memiliki kandungan minyak yang cukup tinggi, baik dari tumbuhan dan mikroalga. Kandungan minyak mikroalga yang cukup tinggi merupakan salah satu alasan pengembangan biodiesel dari mikroalga oleh negara-negara maju di Eropa, selain alasan yang terkait dengan lingkungan. Komposisi asam lemak pada mikroalga yang sangat bervariasi menyebabkan karakteristik biodiesel yang dihasilkan juga beragam. Biodiesel dapat menjadi alternatif bahan bakar yang menjajikan, dengan mengkonversi minyak dari sumber bahan menjadi biodisel melalui berbagai metode, salah satu metode paling sederhana adalah esterifikasi–transesterifikasi.

Proses Pembuatan Biodiesel dari Mikroalga Biodiesel dibuat melalui suatu proses kimia yang disebut transesterifikasi dimana gliserin dipisahkan dari minyak nabati. Proses ini menghasilkan dua produk yaitu metil esters (biodiesel)/mono-alkyl esters dan gliserin yang merupakan produk samping. Bahan baku utama untuk pembuatan biodiesel antara lain minyak nabati, lemak hewani, lemak bekas/lemak daur ulang. Semua bahan baku ini mengandung trigliserida, asam lemak bebas (ALB) dan zat-pencemar dimana tergantung pada pengolahan pendahuluan dari bahan baku tersebut. Sedangkan sebagai bahan baku penunjang yaitu alkohol. Pada pembuatan biodiesel dibutuhkan katalis untuk proses esterifikasi, katalis dibutuhkan karena alkohol larut dalam minyak. (Rahayu, 2006).

Diagram Alir Sederhana Pembuatan Biodiesel Mikroalga Persiapan Bahan Biomassa Mikroalga Pengeringan Bahan Ekstraksi Lipid (Minyak) Sintesis biodiesel lipid alga Pemurnian produk

Sintesis Biodiesel Mikroalga Proses selanjutnya dalam pembuatan biodesel adalah konversi minyak alga menjadi biodiesel. Proses konversi minyak alga ke biodiesel dapat menggunakan metode sebagai berikut: (a). Penggunaan langsung minyak alga menjadi bahan bakar, (b). Microemusli, (c). pirolisis dan (d).transesterifikasi menggunakan katalis asam/basa. Karakteristik alga biodiesel sesuai dengan standard diesel Hadiyanto, dkk (2012). Variabel Nilai Bilangan Asam 0,15-0,4 mg KOH/g Densitas 0,89 g/mL Bilangan Iod 109 %

Keistimewaan Biodiesel Mikroalga Keistimewaan biodiesel yang berasal dari mikroalga yaitu dapat diperbaharui (renewable), nontoksik, dan dapat terurai secara alami atau biodegradable (Sobari, et al, 2013).

Tantangan Masa Depan Tantangan yang dihadapi adalah bagaimana menumbuhkan cukup mikroalga yang bisa memenuhi konsumsi energi dunia. Walaupun mikroalga hidup di perairan, metode yang dikembangkan saat ini untuk menumbuhkan mikroalga berbasis pada daratan, yakni kolam-kolam dan bioreaktor tertutup, yaitu kolam terbuka berbentuk terusan dangkal berisi air tawar atau air laut, yang tergantung dari jenis mikroalga yang dikembangbiakkan. Sedangkan bioreaktor tertutup memakai serangkaian perangkat dan dikontrol dengan komputer.

Sumber Jurnal Gerpen, J.V. dan Canakci, M. 2004.Biodiesel Production via Acid Catalysis. American Society of Agricultural Engineers. Vol. 42(5):1203-1210. Hadiyanto. 2012. Valorisasi Mikroalga untuk Sumber Bioenergi dan Pangan Sebagai upaya Peningkatan Ketahanan Pangan dan Energi di Indonesia. Center of Biomassa and Renewable Energy (CBIORE). Universitas Diponegoro. Handayani, N.A. dan Ariyanti, D. 2012.Potensi Mikroalga sebagai Sumber Biomasa dan Pengembangan Produk Turunannya. Jurnal TEKNIK – Vol. 33 No.2 Tahun 2012, ISSN 0852-1697 Knothe, G., 2005. Dependence of biodiesel fuel properties on the structure of fatty acid alkyl. Sundstrom, D.W. and Klei, H.E. 1979. Wastewater Treatment. London : Prentice-Hall International, Inc.