Pemanfaatan Energi Biomassa sebagai Biofuel

Pemanfaatan Energi Biomassa sebagai Biofuel 

Menipisnya cadangan bahan bakar fosil dan meningkatnya populasi manusia sangat kontradiktif dengan kebutuhan energi bagi kelangsungan hidup manusia beserta aktivitas ekonomi dan sosialnya. Sejak lima tahun terakhir Indonesia mengalami penurunan produksi minyak nasional akibat menurunnya secara alamiah cadangan minyak pada sumur-sumur produksi. Padahal dengan pertambahan jumlah penduduk meningkat pula kebutuhan akan sarana transportasi dan aktivitas industri yang berakibat pada peningkatan kebutuhan dan konsumsi Bahan Bakar Minyak (BBM). Untuk memenuhi kebutuhan BBM tersebut, pemerintah mengimpor sebagian BBM. 

Melihat kondisi tersebut, pemerintah telah mengeluarkan Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional untuk mengembangkan sumber energi alternatif sebagai pengganti BBM. Walaupun kebijakan tersebut menekankan penggunaan batu bara dan gas sebagai pengganti BBM, tetapi juga menetapkan sumber daya yang dapat diperbaharui seperti bahan bakar nabati sebagai alternatif pengganti BBM. Selain itu pemerintah juga telah memberikan perhatian serius untuk pengembangan bahan bakar nabati (biofuel) ini dengan menerbitkan Instruksi Presiden No 1 Tahun 2006 tanggal 25 Januari 2006 tentang Penyediaan dan Pemanfaatan Bahan Bakar Nabati (Biofuel) sebagai bahan bakar lain. Oleh karena itu eksplorasi dan eksploitasi terhadap sumber-sumber alternatif saat ini menjadi sebuah kebutuhan. Saat ini melalui kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral, pemerintah sedang gencar memasyaratkan penggunaan biofuel untuk penghematan energi dan penyelamatan lingkungan. 

Biomassa adalah bagian yang dapat didegradasi secara biologis dari produk, limbah dan residu pertanian, kehutanan, industri dan limbah rumah tangga. Jika kita berbicara biomassa, maka akan meliputi juga hewan, sisa-sisa binatang dan bagian tumbuhan yang dapat dimakan (edible). Oleh karenanya, jika akan memanfaatkan biomassa sebagai sumber energi kadang-kadang harus berhadapan dengan sumber bahan pangan juga. Sebagai contoh, banyak tumbuhan yang diharapkan dapat menjadi bahan baku pembuatan biofuel ternyata diperlukan untuk bahan pangan, misalnya jagung, ketela pohon, kelapa sawit, dll. Dalam hal seperti ini kemudian muncul kekhawatiran akan kekurangan bahan pangan jika biofuel akan dikembangkan. Apa yang harus dilakukan ?

Energi Biomassa

Berbicara tentang sumber energi, biomassa merupakan salah satu alternatif. Biomassa mengandung energi tersimpan dalam jumlah cukup banyak Kenyataannya, pada saat kita makan, tubuh kita mampu mengubah energi yang tersimpan di dalam makanan menjadi energi atau tenaga untuk tumbuh dan berkembang. Pada saat kita bergerak, bahkan ketika kita berpikir pun, energi dalam makanan akan terbakar. Dari latar belakang itulah kini mulai digali banyak kemungkinan pemanfaatan biomassa sebagai sumber bahan bakar nabati (biofuel). Dari bahan bakar nabati dapat dikembangkan biokerosene (minyak tanah), biodiesel, bioetanol bahkan biopower (untuk listrik). 

Indonesia mempunyai potensi yang sangat besar untuk menghasilkan biofuel mengingat begitu besarnya sumber daya hayati yang ada baik di darat maupun di perairan. Menurut hasil riset Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT), Indonesia memiliki banyak jenis tanaman yang berpotensi menjadi energi bahan bakar alternatif, antara lain :

• Kelapa sawit, kelapa, jarak pagar, sirsak, srikaya, kapuk : sebagai sumber bahan bakar alternatif pengganti solar (minyak diesel)
• Tebu, jagung, sagu, jambu mete, singkong, ubi jalar, dan ubi-ubian yang lain : sebagai sumber bahan bakar alternatif pengganti premium. 
• Nyamplung, algae, azolla : kemungkinan besar dapat dijadikan sebagai sumber pengganti kerosene, minyak bakar atau bensin penerbangan.

Beberapa diantara tumbuhan penghasil energi dengan potensi produksi minyak dalam liter per hektar dan ekivalen energi yang dihasilkan adalah sebagai berikut :

Tabel Jenis Tumbuhan Penghasil Energi

Biomassa adalah satu-satunya sumber energi terbarukan yang dapat diubah menjadi bahan bakar cair biofuel untuk keperluan transportasi (mobil, truk, bus, pesawat terbang dan kereta api). Di antara jenis biofuel yang banyak dikenal adalah biogas, biodiesel dan bioethanol. 

a. Biodiesel 

Biodiesel merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak diesel atau solar. Bahan bakar ini ramah lingkungan karena menghasilkan emisi gas buang yang jauh lebih baik dibandingkan dengan diesel/solar, yaitu bebas sulfur, bilangan asap (smoke number) yang rendah; memiliki cetane number yang lebih tinggi sehingga pembakaran lebih sempurna (clear burning); memiliki sifat pelumasan terhadap piston mesin; dan dapat terurai (biodegradabe) sehingga tidak menghasilkan racun (non toxic). Menurut hasil penelitian BBPT, biodiesel bisa langsung digunakan 100% sebagai bahan bakar pada mesin diesel tanpa memodifikasi mesin dieselnya atau dalam bentuk campuran dengan solar pada berbagai konsentrasi mulai dari 5%. Keuanggulan biodiesel diantaranya : 

• Angka Cetane tinggi (>50), yakni angka yang menunjukan ukuran baik tidaknya kualitas Solar berdasarkan sifaf kecepatan bakar dalm ruang bakar mesin. Semakin tinggi bilangan Cetane, semakin cepat pembakaran semakin baik efisiensi termodinamisnya. 
• Titik kilat (flash point) tinggi, yakni temperatur terendah yang dapat menyebabkan uap Biodiesel menyala, sehingga Biodiesel lebih aman dari bahaya kebakaran pada saat disimpan maupun pada saat didistribusikan dari pada solar. 
• Tidak mengandung sulfur dan benzene yang mempunyai sifat karsinogen, serta dapat diuraikan secara alami 
• Menambah pelumasan mesin yang lebih baik daripada solar sehingga akan memperpanjang umur pemakaian mesin 
• Dapat dengan mudah dicampur dengan solar biasa dalam berbagai komposisi dan tidak memerlukan modifikasi mesin apapun 
• Mengurangi asap hitam dari gas asap buang mesin diesel secara signifikan walaupun penambahan hanya 5% - 10% volume biodiesel kedalam solar 

biodiesel membutuhkan bahan baku minyak nabati yang dapat dihasilkan dari tanaman yang mengandung asam lemak seperti kelapa sawit (Crude Palm Oil/CPO), jarak pagar (Crude Jatropha Oil/CJO), kelapa (Crude Coconut Oil/CCO), sirsak, srikaya, kapuk, dll. Indonesia sangat kaya akan sumber daya alam yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku biodiesel. Kelapa sawit merupakan salah satu sumber bahan baku minyak nabati yang prospektif dikembangkan sebagai bahan baku biodiesel di Indonesia, mengingat produksi CPO Indonesia cukup besar dan meningkat tiap tahunnya. Tanaman jarak pagar juga prospektif sebagai bahan baku biodiesel mengingat tanaman ini dapat tumbuh di lahan kritis dan karakteristik minyaknya yang sesuai untuk biodiesel. 

Menurut Badan Penelitian dan Pengembangan Departemen Pertanian, total kebutuhan biodiesel saat ini mencapai 4,12 juta kiloliter per tahun. Sementara kemampuan produksi biodiesel pada tahun 2006 baru 110 ribu kiloliter per tahun. Pada tahun 2007 kemampuan produksi diperkirakan mencapai 200 ribu kiloliter per tahun. Produsen-produsen lain merencanakan juga akan beroperasi pada 2008 sehingga kapasitas produksi akan mencapai sekitar 400 ribu kiloliter per tahun. Cetak biru (blueprint) Pengelolaan Energi Nasional mentargetkan produksi biodiesel sebesar 0,72 juta kiloliter pada tahun 2010 untuk menggantikan 2% konsumsi solar yang membutuhkan 200 ribu hektar kebun sawit dan 25 unit pengolahan berkapasitas 30 ribu ton per tahun dengan nilai investasi sebesar Rp. 1,32 triliun; hingga menjadi sebesar 4,7 juta kiloliter pada tahun 2025 untuk mengganti 5% konsumsi solar yang membutuhkan 1,34 juta hektar kebun sawit dan 45 unit pengolahan berkapasitas 100 ribu ton per tahun dengan investasi mencapai Rp. 9 triliun. 

b. Bioetanol 

Bioetanol (C2H5OH) adalah cairan biokimia dari proses fermentasi gula dari sumber karbohidrat menggunakan bantuan mikroorganisme. Bioetanol merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak premium. Untuk pengganti premium, terdapat alternatif gasohol yang merupakan campuran antara bensin dan bioetanol. Adapun manfaat pemakaian gasohol di Indonesia yaitu : memperbesar basis sumber daya bahan bakar cair, mengurangi impor BBM, menguatkan security of supply bahan bakar, meningkatkan kesempatan kerja, berpotensi mengurangi ketimpangan pendapatan antar individu dan antar daerah, meningkatkan kemampuan nasional dalam teknologi pertanian dan industri, mengurangi kecenderungan pemanasan global dan pencemaran udara (bahan bakar ramah lingkungan) dan berpotensi mendorong ekspor komoditi baru. Untuk pengembangan bioetanol diperlukan bahan baku diantaranya : 

• Nira bergula (sukrosa): nira tebu, nira nipah, nira sorgum manis, nira kelapa, nira aren, nira siwalan, sari-buah mete 
• Bahan berpati : tepung-tepung sorgum biji, jagung, cantel, sagu, singkong/ gaplek, ubi jalar, ganyong, garut, suweg, umbi dahlia. 
• Bahan berselulosa (lignoselulosa):kayu, jerami, batang pisang, bagas, dll. 

Adapun konversi biomasa sebagian tanaman tersebut menjadi bioethanol adalah seperti pada tabel dibawah ini.

Tabel Konversi biomasa menjadi bioethanol

Pemanfaatan Bioetanol :

Sebagai bahan bakar substitusi BBM pada motor berbahan bakar bensin; digunakan dalam bentuk neat 100% (B100) atau diblending dengan premium (EXX) 

Gasohol s/d E10 bisa digunakan langsung pada mobil bensin biasa (tanpa mengharuskan mesin dimodifikasi). 

Pengujian pada kendaraan roda empat di laboratorium BPPT menunjukkan bahwa tingkat emisi karbon dan hidrokarbon Gasohol E-10 yang merupakan campuran bensin dan etanol 10% lebih rendah dibandingkan dengan premium dan pertamax. Pengujian karakteristik unjuk kerja yaitu daya dan torsi menunjukkan bahwa etanol 10% identik atau cenderung lebih baik daripada pertamax. Etanol mengandung 35% oksigen sehingga meningkatkan efisiensi pembakaran. 

c. Biogas

Biogas dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik dengan bantuan bakteri anaerob pada lingkungan tanpa oksigen bebas. Energi gas bio didominasi gas metan (60% - 70%), karbondioksida (40% - 30%) dan beberapa gas lain dalam jumlah lebih kecil. Gas metan termasuk gas rumah kaca (greenhouse gas), bersama dengan gas karbon dioksida (CO2) memberikan efek rumah kaca yang menyebabkan terjadinya fenomena pemanasan global. Pengurangan gas metan secara lokal ini dapat berperan positif dalam upaya penyelesaian permasalahan global. 

Pada prinsipnya, pembuatan gas bio sangat sederhana, hanya dengan memasukkan substrat (kotoran ternak) ke dalam digester yang anaerob. Dalam waktu tertentu gas bio akan terbentuk yang selanjutnya dapat digunakan sebagai sumber energi, misalnya untuk kompor gas atau listrik. Penggunaan biodigester dapat membantu pengembangan sistem pertanian dengan mendaur ulang kotoran ternak untuk memproduksi gas bio dan diperoleh hasil samping (by-product) berupa pupuk organik. Selain itu, dengan pemanfaatan biodigester dapat mengurangi emisi gas metan (CH4) yang dihasilkan pada dekomposisi bahan organik yang diproduksi dari sektor pertanian dan peternakan, karena kotoran sapi tidak dibiarkan terdekomposisi secara terbuka melainkan difermentasi menjadi energi gas bio.

Potensi kotoran sapi untuk dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan gas bio sebenarnya cukup besar, namun belum banyak dimanfaatkan. Bahkan selama ini telah menimbulkan masalah pencemaran dan kesehatan lingkungan. Umumnya para peternak membuang kotoran sapi tersebut ke sungai atau langsung menjualnya ke pengepul dengan harga sangat murah. Padahal dari kotoran sapi saja dapat diperoleh produk-produk sampingan (by-product) yang cukup banyak. Sebagai contoh pupuk organik cair yang diperoleh dari urine mengandung auksin cukup tinggi sehingga baik untuk pupuk sumber zat tumbuh. Serum darah sapi dari tempat-tempat pemotongan hewan dapat dimanfaatkan sebagai sumber nutrisi bagi tanaman, selain itu dari limbah jeroan sapi dapat juga dihasilkan aktivator sebagai alternatif sumber dekomposer. 

Tantangan ke Depan : Biofuel vs Ketahanan Pangan

Untuk pengembangan biofuel, banyak hal harus dipertimbangkan antara lain :

1. Dibandingkan dengan minyak bumi dan gas yang ketersediaannya terbatas dan pengelolaannya dikuasai oleh pihak-pihak yang sangat terbatas, biomassa sebenarnya relatif melimpah di Indonesia dan masyarakat dapat memanfaatkannya secara langsung. Permasalahan yang dihadapi adalah keterbatasan teknologi, keterbatasan lahan dan keterbatasan pasar atau penggunanya. Selain itu, belum adanya aturan hukum yang jelas dalam industri ini dan standar penggunaan bahan-bahan untuk biodiesel dan bioetanol menyulitkan masyarakat dan produsen biodiesel dan bioetanol untuk memperoleh pembiayaan dan menjalankan bisnisnya. Kurangnya jaringan distribusi dan infrastruktur menyulitkan pemasaran biodiesel dan bioetanol di pasar domestik. Sebagai konsekuensi, sebagian besar biodiesel dan bioetanol yang diproduksi di Indonesia sekarang digunakan untuk pasar ekspor.

2. Dibutuhkan motor penggerak dan modal yang besar untuk membiayai budi daya bahan baku baik dari segi pengadaan lahan, bibit, pupuk maupun obat-obatan. Perusahaan-perusahaan besar yang bergerak dibidang pertanian dan perkebunan diharapkan dapat menjadi motor penggerak bagi usaha budi daya ini karena besarnya biaya budidaya dan pengembangan. 

3. Adanya hambatan sosial dalam pengembangan beberapa komoditas tanaman sumber energi, misalnya tanaman jarak, harus segera ditangani untuk membangun rasa saling percaya antara petani jarak dengan pengusaha sebagai pengolah biji jarak. Meskipun tanaman jarak sangat potensial dikembangkan sebagai energi terbarukan dengan harga murah, dapat ditanam di lahan kritis, dan dapat meningkatkan pendapatan petani, tapi belum semua pihak menyadari potensi tersebut.

4. Terkait dengan isu ketahanan pangan (food security), yang harus dilakukan adalah : 

• Meningkatkan produktivitas lahan melalui program intensifikasi yang meliputi pemilihan bibit, peningkatan kualitas kultur teknis hingga pengelolaan pasca panen. Melalui aktivitas diharapkan produktivitas tanaman meningkat signifikan, sehingga tidak ada lagi kekhawatiran akan kekurangan bahan pangan. 
• Meningkatkan produksi melalui ekstensifikasi atau perluasan lahan dengan memanfaatkan lahan-lahan kritis / marjinal. Beberapa tanaman sumber energi, misalnya jarak, cantel, jagung dan jambu mete, merupakan tanaman yang cukup tahan kering dan mampu beradaptasi pada lingkungan yang kurang menguntungkan. Oleh karena itu untuk penanaman diusahakan agar jangan sampai menggeser peruntukan tanaman pangan. Berbagai lahan marjinal yang dapat dimanfaatkan antara lain : lahan pantai, tanah karst, bantaran sungai, atau lahan berkemiringan curam. 
• Perlu segera dilakukan diversifikasi untuk menemukan jenis-jenis tumbuhan baru penghasil energi. Beberapa tumbuhan yang sedang diteliti dan dikembangkan di Indonesia antara lain : jambu mete, widuri, kerandang, kacang-kacangan, nyamplung, algae dan masih banyak lagi. 

Road Map Penelitian dan Pengembangan Energi di UMY

Penelitian dan pengembangan bidang energi di UMY sudah dimulai tahun 2000 di Fakultas Teknik, Fakultas Pertanian, PUSPER (Pusat Studi Pengelolaan Energi Regional). Melalui kerjasama dengan berbagai pihak, penelitian dan pengembangan yang telah, sedang dan akan dilakukan antara lain :