Energi Biomassa

Energi Biomassa

Energi Biomassa – Pengertian, Pemanfaatan, Proses & Potensinya – DosenPendidikan.Com – Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis, baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain adalah tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian, limbah hutan, tinja, dan kotoran ternak.


Selain digunakan untuk bahan pangan, pakan ternak, minyak nabati, bahan bangunan dan sebagainya, biomassa juga digunakan sebagai sumber energi (bahan bakar). Biomassa yang umum yang digunakan sebagai bahan bakar adalah yang memiliki nilai ekonomis rendah atau merupakan limbah setelah diambil produk primernya.

Pengertian Energi Biomassa


Sumber energi biomassa mempunyai beberapa kelebihan antara lain merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui (renewable) sehingga dapat menyediakan sumber energi secara berkesinambungan (sustainable).  Di Indonesia, biomassa merupakan sumber daya alam yang sangat penting untuk memenuhi kebutuhan domestik, ekspor, dan menjadi tulang punggung penghasil devisa negara.


Baca Juga : “Antibodi” Pengertian & ( Cara Kerja – Sifat – Fungsi – Struktur – Jenis )


Biomassa Sebagai Sumber Energi

Potensi biomassa di Indonesia yang bisa digunakan sebagai sumber energi jumlahnya sangat melimpah. Limbah yang berasal dari hewan maupun tumbuhan semuanya potensial untuk dikembangkan. Tanaman pangan dan perkebunan menghasilkan limbah yang cukup besar, yang dapat dipergunakan untuk keperluan lain seperti bahan bakar nabati. Pemanfaatan limbah sebagai bahan bakar nabati memberi tiga keuntungan langsung.


Pertama, peningkatan efisiensi energi secara keseluruhan karena kandungan energi yang terdapat pada limbah cukup besar dan akan terbuang percuma jika tidak dimanfaatkan. Kedua, penghematan biaya, karena seringkali membuang limbah bisa lebih mahal daripada memanfaatkannya. Ketiga, mengurangi keperluan akan tempat penimbunan sampah karena penyediaan tempat penimbunan akan menjadi lebih sulit dan mahal, khususnya di daerah perkotaan.


Selain pemanfaatan limbah, biomassa sebagai produk utama untuk sumber energi juga akhir-akhir ini dikembangkan secara pesat.  Kelapa sawit, jarak, kedelai merupakan beberapa jenis tanaman yang produk utamanya sebagai bahan baku pembuatan biodiesel.  Sedangkan ubi kayu, jagung, sorgum, sagu merupakan tanaman-tanaman yang produknya sering ditujukan sebagai bahan pembuatan bioetanol.


Gambar Limbah Biomassa
Gambar Limbah Biomassa

Manfaat Energi Biomassa

Agar biomassa bisa digunakan sebagai bahan bakar maka diperlukan teknologi untuk mengkonversinya. Terdapat beberapa teknologi untuk konversi biomassa yang dijelaskan pada Gambar 2. Teknologi konversi biomassa memiliki  perbedaan pada alat yang digunakan untuk mengkonversi biomassa dan bahan bakar yang dihasilkan.


Secara umum teknologi konversi biomassa menjadi bahan bakar dapat dibedakan menjadi tiga yaitu pembakaran langsung, konversi termokimiawi, dan konversi biokimiawi.  Pembakaran langsung merupakan teknologi yang paling sederhana karena pada umumnya biomassa dapat langsung dibakar.


Beberapa biomassa perlu dikeringkan terlebih dahulu dan didensifikasi untuk kepraktisan dalam penggunaan. Konversi termokimiawi merupakan teknologi yang memerlukan perlakuan termal untuk memicu terjadinya reaksi kimia dalam menghasilkan bahan bakar.  Sedangkan konversi biokimiawi merupakan teknologi konversi yang menggunakan bantuan mikroba dalam  menghasilkan bahan bakar.


Baca Juga : Fungsi Sitoplasma – Pengertian, Struktur, Membran, Bentuk Dan Gambarnya


Teknologi Konversi Biomassa


Pemanfaatan Energi Biomassa

Biobriket

Briket adalah salah satu cara yang digunakan untuk mengkonversi sumber energi biomassa ke bentuk biomassa lain dengan cara dimampatkan sehingga bentuknya menjadi lebih teratur. Briket yang terkenal adalah briket batubara namun tidak hanya batubara saja yang bisa dibuat menjadi briket. Contoh biomassa lain yang dibuat menjadi briket adalah sekam, arang sekam, serbuk gergaji, serbuk kayu, dan limbah-limbah biomassa yang lainnya. Pembuatan briket tidak terlalu sulit, alat yang digunakan juga tidak terlalu rumit. Banyak jenis-jenis mesin pengempa briketmulai dari yang manual, semi mekanis, dan yang memakai mesin.


Gasifikasi

Secara sederhana, gasifikasi biomassa dapat didefinisikan sebagai proses konversi bahan selulosa dalam suatu reaktor gasifikasi (gasifier) menjadi bahan bakar. Gas tersebut dipergunakan sebagai bahan bakar motor untuk menggerakan generator pembangkit listrik.


Gasifikasi merupakan salah satu alternatif dalam rangka program penghematan dan diversifikasi energi. Selain itu gasifikasi akan membantu mengatasi masalah penanganan dan pemanfaatan limbah pertanian, perkebunan, dan kehutanan.  Ada tiga bagian utama perangkat gasifikasi, yaitu : (a) unit pengkonversi bahan baku (umpan) menjadi gas, disebut reaktor gasifikasi atau gasifier, (b) unit pemurnian gas, (c) unit pemanfaatan gas.

Skema Gasifikasi Biomassa dan Sistem Pembangkit Daya


Pirolisis

Pirolisis adalah penguraian biomassa (lysis) karena panas (pyro) pada suhu yang lebih dari 150oC. Pada proses pirolisis terdapat beberapa tingkatan proses, yaitu pirolisis primer dan pirolisis sekunder. Pirolisis primer adalah pirolisis yang terjadi pada bahan baku (umpan), sedangkan pirolisis sekunder adalah pirolisis yang terjadi atas partikel dan gas/uap hasil pirolisis primer.  Penting diingat bahwa pirolisis adalah penguraian karena panas, sehingga keberadaan O2 dihindari pada proses tersebut karena akan memicu reaksi pembakaran.

Biagian proses pirolisa


Liquification

Liquification merupakan proses perubahan wujud dari gas ke cairan dengan proses kondensasi, biasanya melalui pendinginan, atau perubahan dari padat ke cairan dengan peleburan, bisa juga dengan pemanasan atau penggilingan dan pencampuran dengan cairan lain untuk memutuskan ikatan. Pada bidang energi liquification tejadi pada batubara dan gas menjadi bentuk cairan untuk menghemat transportasi dan memudahkan dalam pemanfaatan.


Baca Juga : “Limbah Organik” Pengertian & ( Contoh – Prinsip Pengolahan )


Biokimia

Pemanfaatan energi biomassa  yang lain adalah dengan cara proses biokimia. Contoh proses yang termasuk ke dalam proses biokimia adalah hidrolisis, fermentasi, dan anaerobic digestionAnaerobic digestion adalah penguraian bahan organik atau selulosa menjadi CH4 dan gas lain melalui proses biokimia. Adapun tahapan proses an-aerobic digestiondapat dilihat pada gambar.


Selain anaerobic digestion, proses pembuatan etanol dari biomassa tergolong dalam konversi biokimiawi.  Biomassa yang kaya dengan karbohidrat atau glukosa dapat difermentasi sehingga terurai menjadi etanol dan CO2.  Akan tetapi, karbohidrat harus mengalami penguraian (hidrolisis) terlebih dahulu menjadi glukosa.  Etanol hasil fermentasi pada umumnya mempunyai kadar air yang tinggi dan tidak sesuai untuk pemanfaatannya sebagai bahan bakar pengganti bensin.  Etanol ini harus didistilasi sedemikian rupa mencapai kadar etanol di atas 99.5%.

Skema Pembentkan Gas Bio
Skema Pembentkan Gas Bio

Ada 4 cara secara umum dalam membuat energi biomassa yaitu:

  • Pembakaran limbah organik kering misalnya buangan rumah tangga, limbah industri dan pertanian.
  • Fermentasi limbah basah misalnya kotoran hewan tanpa oksigen untuk menghasilkan biogas yang mengandung sampai 60% metana.
  • Fermentasi tebu atau jagung untuk menghasilkan alkohol dan ester.
  • Energi dari hutan yang menghasilkan kayu dari tanaman yang cepat tumbuh sebagai bahan bakarnya.

Baca Juga : Pengertian, Klasifikasi Dan Identifikasi Taksonomi Tumbuhan Dalam Biologi


Prinsip Dasar Pada Biomassa

Tanaman akan meyerap energi dari matahari melalui proses fotosintesis dengan memanfaatkan air dan unsur hara dari dalam tanah serta CO2 dari atmosfer yang akan menghasilkan bahan organik untuk memperkuat jaringan dan membentuk daun, bunga atau buah.


Pada saat biomassa diubah menjadi energi CO2 akan dilepaskan ke atmosfer. Yang dalam hal ini siklus CO2 akan menjadi lebih pendek dibandingkan dengan yang dihasilkan dari pembakaran minyak bumi atau gas alam. Ini berarti CO2 yang dihasilkan tersebut tidak memiliki efek terhadap kesetimbangan CO2 di atmosfer. Kelebihan inilah yang dimanfaatkan untuk mendukung terciptanya energi yang berkelanjutan.


Biomassa dapat diambil dari bahan tanaman yang berupa limbah pertanian, limbah industri pengolahan kayu atau tanaman yang memang ditanam secara khusus untuk menghasilkan energi bagi mesin bakar. Di samping itu, dapat juga dimanfaatkan limbah peternakan dan limbah rumag tangga. Dari kedua jenis bahan penyusun biomassa tersebut akan dapat menghasilkan seperti:


  • Energi biomassa kering yang berasal dari limbah kayu, jerami atau sekam.
  • Energi biomassa basah yang berasal dari kotoran ternak dan sampah rumah tangga.

Konversi Biomassa

Penggunaan biomassa untuk menghasilkan panas secara sederhana yaitu biomassa langsung dibakar dan menghasilkan panas. Dan panas hasil pembakaran akan dikonversi menjadi energi listrik melali turbin dan generator. Panas hasil pembakaran biomassa akan menghasilkan uap dalam boiler. Uap akan ditransfer kedalam turbin sehingga akan menghasilkan putaran dan menggerakan generator. Putaran dari turbin dikonversi menjadi energi listrik melalui magnet-magnet dalam generator.


Teknologi konversi biomassa menjadi bahan bakar dapat dibedakan menjadi tiga yaitu pembakaran langsung, konversi termokimiawi dan konversi biokimiawi.  Pembakaran langsung merupakan teknologi yang paling sederhana karena pada umumnya biomassa telah dapat langsung dibakar.  Beberapa biomassa perlu dikeringkan terlebih dahulu dan didensifikasi untuk kepraktisan dalam penggunaan.  Konversi termokimiawi merupakan teknologi yang memerlukan perlakuan termal untuk memicu terjadinya reaksi kimia dalam menghasilkan bahan bakar.  Sedangkan konversi biokimiawi merupakan teknologi konversi yang menggunakan bantuan mikroba dalam  menghasilkan bahan bakar.


Beberapa penerapan teknologi konversi biomassa yaitu :

Biobriket

Briket adalah salah satu cara yang digunakan untuk mengkonversi sumber energi biomassa ke bentuk biomassa lain dengan cara dimampatkan sehingga bentuknya menjadi lebih teratur. Briket yang terkenal adalah briket batubara namun tidak hanya batubara saja yang bisa di bikin briket. Biomassa lain seperti sekam, arang sekam, serbuk gergaji, serbuk kayu, dan limbah-limbah biomassa yang lainnya. Pembuatan briket tidak terlalu sulit, alat yang digunakan juga tidak terlalu rumit. Di IPB terdapat banyak jenis-jenis mesin pengempa briket mulai dari yang manual, semi mekanis, dan yang memakai mesin.


Pirolisis

Pirolisis adalah penguraian biomassa (lysis) karena panas (pyro) pada suhu yang lebih dari 150oC. Pada proses pirolisa terdapat beberapa tingkatan proses, yaitu pirolisa primer dan pirolisa sekunder.


Pirolisa primer adalah pirolisa yang terjadi pada bahan baku (umpan), sedangkan pirolisa sekunder adalah pirolisa yang terjadi atas partikel dan gas/uap hasil pirolisa primer.  Penting diingat bahwa pirolisa adalah penguraian karena panas, sehingga keberadaan O2dihindari pada proses tersebut karena akan memicu reaksi pembakaran.


Proses ini sebenarnya bagian dari proses karbonisasi yaitu proses untuk memperoleh karbon atau arang, tetapi sebagian menyebut pada proses pirolisis merupakan high temperature carbonization (HTC), lebih dari 500 oC. Proses pirolisis menghasilkan produk berupa bahan bakar padat yaitu karbon, cairan berupa campuran tar dan beberapa zat lainnya. Produk lainn adalah gas berupa karbon dioksida (CO2), metana (CH4) dan beberapa gas yang memiliki kandungan kecil.


Liquification

Liquification merupakan proses perubahan wujud dari gas ke cairan dengan proses kondensasi, biasanya melalui pendinginan, atau perubahan dari padat ke cairan dengan peleburan, bisa juga dengan pemanasan atau penggilingan dan pencampuran dengan cairan lain untuk memutuskan ikatan. Pada bidang energi liquification tejadi pada batubara dan gas menjadi bentuk cairan untuk menghemat transportasi dan memudahkan dalam pemanfaatan.


Transesterifikasi

Transesterifikasi adalah proses kimiawi yang mempertukarkan grup alkoksi pada senyawa ester dengan alkohol

Densifikasi

Praktek yang mudah untuk meningkatkan manfaat biomassa adalah membentuk menjadi briket atau pellet. Briket atau pellet akan memudahkan dalam penanganan biomassa. Tujuannya adalah untuk meningkatkan densitas dan memudahkan penyimpanan dan pengangkutan. Secara umum densifikasi (pembentukan briket atau pellet) mempunyai beberapa keuntungan (bhattacharya dkk, 1996) yaitu : menaikan nilai kalor per unit volume, mudah disimpan dan diangkut, mempunyai ukuran dan kualitas yang seragam.


Karbonisasi

Karbonisasi merupakan suatu proses untuk mengkonversi bahan orgranik menjadi arang . pada proses karbonisasi akan melepaskan zat yang mudah terbakar seperti CO, CH4, H2, formaldehid, methana, formik dan acetil acid serta zat yang tidak terbakar seperti seperti CO2, H2O dan tar cair. Gas-gas yang dilepaskan pada proses ini mempunyai nilai kalor yang tinggi dan dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan kalor pada proses karbonisasi.


Anaerobic digestion

Proses anaerobic digestion yaitu proses dengan melibatkan mikroorganisme tanpa kehadiran oksigen dalam suatu digester. Proses ini menghasilkan gas produk berupa metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2) serta beberapa gas yang jumlahnya kecil, seperti H2, N2, dan H2S. Proses ini bisa diklasifikasikan menjadi dua macam yaitu anaerobic digestion kering dan basah. Perbedaan dari kedua proses anaerobik ini adalah kandungan biomassa dalam campuran air. pada anaerobik kering memiliki kandungan biomassa 25 – 30 % sedangkan untuk jenis basah memiliki kandungan biomassa kurang dari 15 % (Sing dan Misra, 2005).


Gasifikasi

Secara sederhana, gasifikasi biomassa dapat didefinisikan sebagai proses konversibahan selulosa dalam suatu reaktor gasifikasi (gasifier) menjadi bahan bakar. Gas tersebut dipergunakan sebagai bahan bakar motor untuk menggerakan generator pembangkit listrik. Gasifikasi merupakan salah satu alternatif dalam rangka program penghematan dan diversifikasi energi. Selain itu gasifikasi akan membantu mengatasi masalah penanganan dan pemanfaatan limbah pertanian, perkebunan dan kehutanan.  Ada tiga bagian utama perangkat gasifikasi, yaitu : (a) unit pengkonversi bahan baku (umpan) menjadi gas, disebut reaktor gasifikasi atau gasifier, (b) unit pemurnian gas, (c) unit pemanfaatan gas.


Biokimia

Pemanfaatan energi biomassa  yang lain adalah dengan cara proses biokimia.Contoh proses yang termasuk ke  dalam proses biokimia adalah hidrolisis, fermentasi dan an-aerobic digestion. An-aerobic digestion adalah penguraian bahan organik atau selulosa menjadi CH4 dan gas lain melalui proses biokimia. Adapun tahapan proses anaerobik digestion adalah diperlihatkan pada Gambar .


Selain anaerobic digestion, proses pembuatan etanol dari biomassa tergolong dalam konversi biokimiawi.  Biomassa yang kaya dengan karbohidrat atau glukosa dapat difermentasi sehingga terurai menjadi etanol dan CO2.  Akan tetapi, karbohidrat harus mengalami penguraian (hidrolisa) terlebih dahulu menjadi glukosa.  Etanol hasil fermentasi pada umumnya mempunyai kadar air yang tinggi dan tidak sesuai untuk pemanfaatannya sebagai bahan bakar pengganti bensin.  Etanol ini harus didistilasi sedemikian rupa mencapai kadar etanol di atas 99.5%.


Keunggulan Energi Biomassa

  1. Biomassa merupakan sumber energi terbarukan karena berasal dari tanaman yang dapat tumbuh kembali pada lahan yang sama.
  2. Biomassa dapat membantu mengurangi impor bahan bakar asing dan membantu meningkatkan kemandirian energi negara.
  3. Peningkatan penggunaan biomassa dari limbah dapat mengurangi tingkat polusi di dunia dengan mengkonversi sampah menjadi sumber energi yang berguna.

  4. Dengan menggunakan biomassa ialah pilihan yang lebih ramah lingkungan bila dibandingkan dengan menggunakan bahan bakar fosil, sekaligus dapat membantu mengurangi tingkat total emisi gas rumah kaca jika tanaman tidak dibakar secara langsung.
  5. Merupakan teknologi energi terbarukan yang mampu memberikan hasil instan.
  6. Sumber biomassa dapat ditemukan di semua negara di dunia.
  7. Banyak teknologi berbeda yang dapat digunakan untuk mengkonversi biomassa menjadi bentuk energi yang berguna.

Kelemahan Energi Biomassa

  • Kayu masih merupakan sumber biomassa utama di dunia, namun terlalu banyak yang menggunakan kayu sebagai bahan bakar bisa mengakibatkan efek yang lebih buruk untuk iklim daripada bertahan dengan bahan bakar fosil. Sebagai solusinya dapat menggunakan limbah kayu saja dan dengan memberlakukan peraturan yang sangat ketat mengenai berapa banyak kayu yang digunakan dan bagaimana kayu itu dibakar dengan baik dan benar.

  • Banyak lahan yang harus digunakan untuk menanam tanaman yang diperlukan untuk menghasilkan energi biomassa. Hal ini dapat menyebabkan berkurangnya lahan untuk menanam tanaman pangan sehingga bisa meningkatkan kelaparan di dunia.
  • Banyaknya teknologi yang digunakan untuk mengkonversi energi biomassa menjadi bentuk energi yang berguna masih tidak cukup efisien dan membutuhkan biaya yang signifikan.
  • Apabila tanaman dibakar langsung, maka energi biomassa justru dapat menyebabkan tingkat polusi yang sama seperti bahan bakar fosil.
  • Ketergantungannya masih sangat tinggi pada kayu.

Demikianlah pembahasan mengenai Energi Biomassa – Pengertian, Pemanfaatan, Proses & Potensinya semoga dengan adanya ulasan tersebut dapat menambah wawasan dan pengetahuan anda semua, terima kasih banyak atas kunjungannya. 🙂 🙂 🙂

Send this to a friend