Konsumsi energi primer atau permintaan energi meningkat sebanyak 4,9% pada hasil review tahun 2018 oleh BP Stastical. Data dari BP Stastical Review 2019 yang dirilis (16/10) menjelaskan bahwa meningkatnya permintaan energi primer tersebut disebabkan karena meningkatnya permintaan layanan transportasi. (Republika.co.id) Secara terus-menerus, dunia meningkatkan penggunaan energi diikuti peningkatan jumlah populasi manusia, dan hendak mencapai standar kehidupan. Penggunaan energi tentunya berdampak pada lingkungan seperti semakin banyaknya produksi gas karbon dioksida (CO2) terhadap iklim sehingga dibutuhkan analisis kembali tanaman yang berpotensi dalam menghasilkan bioenergi. (Jones & Mayfield, 2012)
Bentuk bioenergi modern, etanol, biodiesel, dan biogas adalah produk utama bioenergi. Etanol dan biodiesel dapat digunakan sebagai bahan bakar transportasi, dan etanol juga produk mentah penting dalam industri kimia. Produk etanol berperan penting dalam transformasi petroleum terhadap biomassa berdasarkan ekonomi, ketahanan pangan dan lingkungan (Sari & Hardiyanto, 2013)
Oleh karena itu harus dilakukan sebuah gagasan untuk melakukan balancing antara permintaan dan produksi energi, salah satunya dengan mencari sumber energi alternatif lain yang lebih ekonomis, ramah lingkungan dan bersifat renewable. Mikoroalga dapat dijadikan penghasil minyak dan dimanfaatkan sebagai sumber bahan baku pembuatan Biodiesel. Biodiesel dari alga tampaknya menjadi satu-satunya biofuel terbarukan yang memiliki potensi untuk benar-benar menggantikan minyak bumi yang digunakan sebagai bahan bakar transportasi tanpa merugikan pasokan makanan dan produk tanaman lainnya. (Satputaley, Zodpe, & Deshpande, 2018)
***
Biodisel
Biodiesel secara umum didefiniskan sebagai ester monoalkil dari minya tanaman dan lemak hewan. Minyak yang berasal dari tumbuhan dan lemak hewan serta turunannya mempunyai kemungkinan sebagai pengganti bahan bakar diesel (Srivastava & Prasad, 2000) sedangkan menurut (Adhani, Aziz, Nurbayti, & Octavia, 2016) biodiesel adalah bahan bakar alternatif untuk mesin diesel yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi antara minya nabati atau lemak hewani yang mengandung trigliserida dengan alkohol seperti metanol dan etanol. Reaksi transesterifikasi ini memerlukan katalis basa kuat seperti natrium hidroksida atau kalium hidroksida sehingga menghasilkan senyawa kimia baru yang disebut dengan metilester. Berikut adalah gambar reaksi pembentukan senyawa alkil ester (biodiesel)
Mikroalga
Mikroalga pada umumnya merupakan tumbuhan renik berukuran mikroskopik (diameter antara 3-30 μm) termasuk ke dalam kelas alga dan hidup sebagai koloni maupun sel tunggal di seluruh perairan tawar maupun laut. Morfologi mikroalga berbentuk uniselular atau multiselular tetapi belum ada pembagian fungsi organ yang jelas pada sel-sel komponennya. (Sriamini & Susilowati, 2010) Mikroalga juga dikategorikan sebagai tanaman primitif mikroskopis yang bisa melakukan fotosintesis pada habitat laut dan biasanya disebut sebagai rumput laut. (Yew et al., 2019)
Proses Fotosintesis
Radiasi matahari menyinari bumi diperkirakan mencapai 178.000 terawatt per tahun atau setara 15.000 kali kebutuhan energi saat ini. Fotosintesis sendiri mengkonsumsi sekitar 10 kali kebutuhan energi dunia dan ini hanya sebagian kecil dari radiasi matahari. Sekitar 2/3 produktivitas fotosintesis berasal dari tumbuhan di daratan, sementara itu sisanya berasala dari aktivitas fitoplankton atau mikroalga di lautan yang menutupi sekitar 70% luas permukaan bumi. Karena biomassa berasal dari fotosintesa tanaman dan alga, keduanya menjadi sasaran kajian-kajian yang terkait dengan produksi energi biomassa. (Irhamni, 2008)
Dalam proses fotosintesis terjadi reaksi utama yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Pada proses reaksi terang sangat bergantung kepada ketersediaan sinar matahari. Rekasi terang merupakan penggerak bagi reaksi pengikat CO2 dari udara. Rekasi ini melibatkan beberapa komleks protein dari memberan tilakoid yang terdiri dari sistem cahaya (fotosintesis I dan II), sistem pembawa elektron dan komplek protein pembentuk ATP (enzim ATP sintase). Rekasi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia serta menghasilkan oksigen dan mengubah ADP dan NADP menjadi energi pembawa ATP dan NADPH.
Reaksi gelap merupakan lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis. Rekasi ini tidak membutuhkan cahaya. Bahan reaksi gelap adalah ATP dan NADPH, yang dihasilkan dari rekasi terang dan CO2, yang berasal dari udara bebas. Dari rekasi gelap ini, dihasilkan glukosa (C6H12O6), yang sangat diperlukan bagi reaksi metabolisme.
Pemanfaatan sinar matahari dan CO2 pada proses fotosintesis oleh mikroalga adalah salah satu teknologi untuk memperoleh energi alternatif yang dapat diperbaharui. Energi tersebut tersimpan dalam biomassa sel dan dapat diubah menjadi biodiesel. Pertumbuhan dan komposisi sel mikroalga diperbaharui oleh strain dan kondisi lingkungan, termasuk suhu dan nutrisi. (Astuti, J T., Sriwuryandari, 2010)
Spesies Mikroalga Sebagai Biodiesel
Penelitian ganggang untuk produksi massal minyak berfokus terutama pada mikroalga (organisme yang mampu melakukan fotosintesis dengan diameter kurang dari 0,4 mm termasuk diatom dan cynobakteria) sebagai lawan makroalga, seperti rumput laut. Prefernsi untuk mikroalga muncul karena strukturnya yang kurang komleks, laju pertumbuhan yang cepat, dan kandungan minyak yang tinggi (untuk beberapa spesise). Beberapa spesies alga yang dapat dijadikan sebagai biodiesel adalah: Gracilaria, Dunaliella tertiolecta, Chlorella, Botrycoccus braunii, dan Nannochloropsis sp.
Mikroalga sebagai Biodiesel
Kandungan minyak mikroalga yang tinggi adalah salah satu alasan pengembangan biodiesel dari mikroalga, selain alasan yang berhubungan dengan lingkungan. Komposisi asam lemak pada mikroalga yang sangat bervariasi menyebabkan karakteristik biodiesel yang dihasilkan juga beragam. Keragaman spesies mikroalga akan membuat kandungan asam lemak pada mikroalga juga bervariasi. Asam lemak yang bervariasi pada mikroalga salah satunya dapat dimanfaatkan untuk biodiesel. Bahan baku diesel adalah hidrokarbon yang mengandung 8-10 atom karbon per molekul sementara hidrokarbon yang terkandung pada minyak nabati rata-rata 16-20 atom karbon per molekul sehingga minyak nabati viskositasnya lebih tinggi (lebih kental) dan daya pembakarannya sebagai bahan bakar masih rendah. Dibandingkan dengan tanaman darat penghasil minyak, mikroalga memiliki produktivitas minyak yang lebih tinggi. Semua jenis mikroalga memiliki komposisi kimia sel yang terdiri dari protein, karbohidarat, lemak, dan sel nukleat, dengan persentase yang bervariasi tergantung jenis alga. Kandungan lemak rata-rata sel mikroalga bervariasi anatara 1-70 % tetapi dapat mencapai 90 % berat kering dalam kondisi tertentu.
Salah satu tantangan dalam penggunaan mikroalga sebagai bahan baku biodiesel adalah proses pengambilan minyaknya yang cukup sulit dan mahal. Terdapat beberapa metode yang digunakan untuk mengambil minyak alga diantaranya Press, Hexane Solvent Oil Extraction, Supercritical Fluid Extraction, Osmotic Shock dan Ultrasonic Extraction. Namun metode yang paling sering digunakan adalah Transesterifikasi.
Transesterifikasi merupakan reaksi antara lemak/minyak nabati dengan alkohol membentuk ester dan gliserol. Karena reaksi ini merupakan reaksi reversibel, maka diperlukan alkohol lebih untuk menggeser kesetimbangan ke arah produk. (Widyastuti & Dewi, 2014).
.png)
