Bicara soal energi terbarukan, biofuel jadi salah satu nama yang sering muncul di percakapan global tentang masa depan bumi. Di tengah krisis iklim dan ketergantungan dunia pada bahan bakar fosil, biofuel menawarkan jalan keluar yang lebih ramah lingkungan dan berkelanjutan.
Lalu, sebenarnya seperti apa biofuel bekerja, dan kenapa ia dianggap sebagai harapan baru untuk transisi energi bersih?
Biofuel adalah bahan bakar yang dihasilkan dari sumber biologis terbarukan seperti tanaman, limbah pertanian, dan mikroorganisme. Berbeda dengan minyak bumi atau batu bara yang butuh jutaan tahun untuk terbentuk, biofuel bisa diproduksi dalam siklus yang jauh lebih pendek.
Lembaga riset energi terbarukan IRENA (International Renewable Energy Agency) mendefinisikan biofuel sebagai bahan bakar cair atau gas yang berasal dari biomassa, dan digunakan sebagai pengganti maupun pelengkap bahan bakar fosil.
Cakupannya cukup luas, mulai dari biodiesel, bioetanol, biogas, sampai biofuel generasi terbaru berbasis alga.
Biofuel sering disebut lebih hijau dibanding bahan bakar fosil karena bersumber dari materi yang dapat diperbarui dan berpotensi mengurangi emisi gas rumah kaca. Tapi cerita lengkapnya tidak sesederhana itu.
Efektivitas biofuel dalam menekan emisi sangat bergantung pada dua hal: metode produksi dan jenis bahan baku.
Studi yang diterbitkan di Nature Sustainability (2022) bahkan menunjukkan,beberapa biofuel berbasis tanaman pangan dapat menghasilkan emisi siklus hidup yang lebih tinggi daripada bensin konvensional jika perubahan tata guna lahan ikut diperhitungkan.
Mengubah tanaman, limbah, atau mikroorganisme menjadi bahan bakar siap pakai bukan pekerjaan satu malam. Ada serangkaian proses kimia dan biologis yang dipakai industri biofuel, dan tiap metode disesuaikan dengan jenis biomassa serta teknologi yang tersedia:
Transesterifikasi jadi metode paling populer untuk menghasilkan biodiesel dari minyak nabati atau lemak hewani.
Prosesnya berlangsung saat trigliserida (komponen utama minyak dan lemak) bereaksi dengan alkohol seperti metanol atau etanol, dibantu katalis basa seperti NaOH atau KOH.
Hasil akhirnya berupa ester metil yang kita kenal sebagai biodiesel, ditambah gliserol sebagai produk samping yang juga punya nilai ekonomi (banyak dipakai di industri kosmetik dan farmasi).
Kalau biodiesel pakai transesterifikasi, bioetanol punya jalurnya sendiri lewat fermentasi. Bahan bakunya tanaman yang kaya gula atau pati seperti tebu, jagung, dan singkong.
Mikroorganisme seperti Saccharomyces cerevisiae (ragi yang sama dipakai untuk membuat roti dan bir) berperan mengubah gula menjadi etanol dan karbon dioksida.
Bioetanol yang dihasilkan bisa langsung dipakai sebagai bahan bakar atau dicampur dengan bensin, seperti yang sudah lama diterapkan Brasil dengan program E27 mereka.
Baca juga tentang Bioteknologi: Pengertian, Sejarah, Jenis, dan Penerapannya
Metode ini bermain di ranah suhu ekstrem. Pirolisis memanaskan biomassa di atas 400°C dalam kondisi tanpa oksigen, sementara cracking katalitik memakai katalis untuk mempercepat pemecahan molekul.
Hasilnya tiga produk sekaligus, yaitu:
Sebagai contoh, produksi biofuel dari palm olein dengan katalis ZSM-5 mampu menghasilkan bahan bakar yang bebas nitrogen dan sulfur, sehingga lebih bersih saat dibakar.
Tidak semua biomassa cocok dikeringkan dulu sebelum diolah. Untuk bahan baku berkadar air tinggi seperti alga, lumpur limbah, atau sisa makanan, hydrothermal liquefaction (HTL) jadi pilihan yang lebih efisien.
Prosesnya mengubah biomassa basah menjadi bio-crude oil dengan memanfaatkan air pada suhu 250–550°C dan tekanan 5–25 MPa. Di kondisi ekstrem ini, air berperan ganda sebagai pelarut sekaligus katalis yang membantu memecah biomassa menjadi minyak mentah biofuel.
Keunggulan utamanya, HTL menghemat energi karena tidak butuh proses pengeringan, dan hasilnya punya jejak karbon yang relatif rendah.
Selain ragi untuk fermentasi, dunia mikroba menyimpan potensi yang jauh lebih besar. Alga dan bakteri tertentu bisa "diprogram" untuk memproduksi lipid yang kemudian diubah menjadi biodiesel.
Menariknya, alga punya efisiensi konversi energi matahari yang jauh lebih tinggi dibanding tanaman darat. Mereka juga bisa tumbuh di air payau atau air limbah, sehingga tidak bersaing dengan lahan pertanian pangan. Riset dari National Renewable Energy Laboratory (NREL) menunjukkan, alga berpotensi menghasilkan biofuel hingga 60 kali lebih banyak per hektar dibanding tanaman kedelai.
Meski masih dalam tahap pengembangan komersial, biofuel berbasis mikroorganisme ini sering disebut sebagai biofuel generasi ketiga dan keempat, kandidat kuat untuk transisi energi jangka panjang.
Biofuel menyimpan sejumlah manfaat penting dalam transisi energi menuju masa depan yang lebih berkelanjutan. Setidaknya ada empat keunggulan utama yang membuatnya layak diperhitungkan sebagai pengganti bahan bakar fosil:
Dunia biofuel berkembang cepat, dan para ilmuwan mengelompokkannya ke dalam empat generasi berdasarkan sumber bahan baku serta kecanggihan teknologi produksinya. Tiap generasi punya karakter, kelebihan, dan tantangannya sendiri.
Generasi paling awal ini diproduksi langsung dari tanaman pangan yang kaya gula, pati, atau minyak. Contoh produknya antara lain:
Teknologi produksinya relatif sederhana dan sudah matang secara komersial.
Sayangnya, penggunaan tanaman pangan sebagai bahan baku memunculkan dilema serius soal kompetisi dengan kebutuhan pangan manusia, terutama di tengah krisis ketahanan pangan global.
Generasi kedua menjawab kritik terhadap 1G dengan memanfaatkan biomassa yang tidak bersaing dengan pangan. Bahan bakunya antara lain:
Produk yang dihasilkan mencakup bioetanol selulosa, biodiesel dari limbah, sampai biohidrogen. Selain mengurangi tekanan terhadap lahan pangan, generasi ini juga membantu mengelola limbah yang sebelumnya cuma berakhir di pembuangan.
Generasi ketiga mengandalkan mikroalga sebagai bahan baku utama. Organisme mikroskopis ini punya kandungan lipid (minyak) tinggi dan tumbuh jauh lebih cepat dibanding tanaman darat.
Keunggulannya cukup mencolok. Mikroalga tidak butuh lahan subur, bisa hidup di air payau atau air limbah, dan satu spesies bisa diolah menjadi beragam produk seperti biodiesel, bioetanol, sampai biojet fuel untuk industri penerbangan.
Generasi terbaru ini membawa biofuel ke level berikutnya lewat rekayasa genetika pada tanaman atau mikroorganisme. Tujuannya agar organisme hasil modifikasi bisa memproduksi biofuel secara lebih efisien dan langsung.
Menariknya, beberapa pendekatan 4G dirancang untuk menyerap lebih banyak CO₂ dari atmosfer selama produksi dibanding yang dilepaskan saat pembakaran.
Kalau berhasil dikembangkan dalam skala komersial, biofuel 4G berpotensi menjadi bahan bakar karbon-negatif, sesuatu yang belum pernah dicapai sumber energi mana pun.
Baca juga tentang Mengenal Energi Terbarukan: Manfaat, Jenis, dan Potensi Besar di Indonesia
Tiap jenis biofuel punya tanaman favoritnya sendiri sebagai bahan baku. Berikut daftar tanaman yang paling banyak dimanfaatkan industri biofuel global:
Bioetanol mengandalkan tanaman kaya gula dan pati yang mudah difermentasi:
Biodiesel butuh tanaman dengan kandungan minyak tinggi pada bijinya atau buahnya:
Generasi kedua dan seterusnya memanfaatkan tanaman nonpangan dan residu pertanian:
Biofuel jadi salah satu kandidat kuat untuk menjawab tantangan energi global yang makin pelik.
Tantangannya memang belum sedikit. Efisiensi teknologi masih perlu ditingkatkan, persoalan tata guna lahan harus dikelola hati-hati, dan dampak sosial produksinya wajib jadi perhatian.
Meski begitu, arah pengembangannya jelas, biofuel akan terus jadi bagian penting dari peta jalan transisi energi bersih.
Memahami biofuel adalah langkah kecil yang berdampak besar. Semakin banyak orang yang sadar akan pilihan energi yang lebih hijau, semakin cepat pula bumi bergerak menuju masa depan yang lebih sehat dan lestari!
Featured image: Seseorang berjaket merah sedang mengisi bahan bakar mobil/Sumber: Pexels
