Biomassa: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
k →Bioproduk: Menambah tautan |
|||
| (29 revisi perantara oleh 12 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
{{About|sumber energi|massa makhluk hidup di suatu area pada waktu tertentu|biomassa (ekologi)}}
{{Energi terbaharui}}
'''Biomassa''' adalah sebuah istilah yang digunakan untuk menyebut semua [[senyawa organik]] yang berasal dari [[tanaman pertanian]], [[alga]], dan [[sampah organik]]. Pengelompokan biomassa terbagi menjadi biomassa [[kayu]], biomassa bukan kayu, dan biomassa sekunder. Biomassa juga dapat dikategorikan menjadi [[limbah]] [[pertanian]], limbah [[kehutanan]], tanaman kebun energi, dan limbah organik. Sifat [[kimia]], sifat fisik, [[kadar air]], dan kekuatan mekanis pada berbagai biomassa sangat beragam dan berbeda-beda. Biomassa merupakan sumber [[energi terbarukan]] dengan kualitas yang rendah. Teknologi [[transformasi energi]] [[termal]] yang menggunakan biomassa sangat rumit dan harus disesuaikan dengan pemanfaatannya. beragam tergantung pemanfaatannya dan relatif rumit. Dalam proses [[gasifikasi]], karakteristik utama biomassa berkaitan dengan analisis [[Daftar istilah anatomi|proksimat]], analisis ultimat, temperatur [[Abu (analisis kimia)|abu]] fusi, sifat mempan gerus, dan indeks pengembangan.{{Sfn|Sutanto|2018|p=5}}
Biomassa tersusun dari berbagai macam [[senyawa organik]]. Sebagian besar biomassa tersusun dari [[karbohidrat]], [[lemak]], dan [[protein]]. Sisanya merupakan [[mineral]] yang tersusun dari [[natrium]], [[fosfor]], [[kalsium]], dan [[besi]]. Senyawa utama yang membentuk biomassa adalah [[selulosa]], [[hemiselulosa]], dan [[lignin]].{{Sfn|Sutanto|2018|p=11}} Ketiga senyawa ini merupakan pembentuk [[dinding sel]] pada tanaman.{{Sfn|Hermiati|2019|p=4}} Biomassa dapat digunakan sebagai [[bahan bakar]] secara langsung atau melalui proses pembriketan. Selain itu, biomassa juga digunakan sebagai bahan bakar penghasil [[energi listrik]].{{Sfn|Direktorat Bioenergi|2016|p=21}}
==
Istilah <nowiki>''biomassa''</nowiki> pertama kali digunakan dalam suatu [[Sastra|literatur]] pada tahun 1934. [[Ilmuwan]] berkebangsaan [[Rusia]] yang bernama Bogorov menggunakan kata biomassa dalam ''Journal of Marine Biology Association'' sebagai [[tata nama biologi]]. Dalam jurnal tersebut, biomassa dirujuk sebagai suatu bobot [[plankton]] laut yang teah dikeringkan untuk menyelidiki perubahan pertumbuhan musiman pada plankton.{{Sfn|Japan Institute of Energy|2008|p=1}} Kini, biomassa diartikan sebagai bahan massal penghasil energi yang diperoleh dari tanaman secara langsung maupun tidak langsung. Biomassa secara tidak langsung merupakan biomassa yang diperoleh dari [[peternakan]] dan industri makanan.{{Sfn|Japan Institute of Energy|2008|p=1}}
== Sumber daya ==
[[Sumber daya]] biomassa berasal dari berbagai spesies [[Embryophyta|tanaman darat]] dan tanaman laut. Biomassa dapat diiperoleh melalui pertanian, perkebunan, limbah [[residu]], limbah industri, dan [[kotoran hewan]].{{Sfn|Japan Institute of Energy|2008|p=1}} Berdasarkan [[siklus karbon]] yang memanfaatkan [[fotosintesis]], sumber daya biomassa bersifat tidak terbatas dan dapat digunakan berulang kali.{{Sfn|Japan Institute of Energy|2008|p=3}} Sumber daya biomassa yang berkelanjutan sepenuhnya dipengaruhi oleh [[ekosistem]] tanaman yang memperhatikan faktor [[panen]], laju pertumbuhan dan perlindungan lingkungan.{{Sfn|Japan Institute of Energy|2008|p=4}}
== Komponen penyusun ==
=== Selulosa ===
Sebagian besar kandungan biomassa tersusun dari senyawa selulosa. Persentase kandungan berbeda-beda pad tiap jenis tanaman dengan kisaran mencapai 33% hingga 90%. [[Rumus kimia]] selulosa adalah C<sub>6</sub>H<sub>10</sub>O<sub>5</sub>. Selulosa memiliki [[polimer]] dari [[glukosa]] dengan panjang rantai hingga 10.000 [[molekul]]. Pada kayu kering dengan [[massa jenis]] yang padat, kandungan selulosa mencapai 40% hingga 44%. Peran selulosa dalam biomassa adalah sebagai penghasil [[tar]] selama proses [[pirolisis]].{{Sfn|Sutanto|2018|p=12}}
=== Hemiselulosa ===
Hemiselulosa merupakan [[polimer]] yang terdiri dari senyawa glukosa dengan lima atom [[karbon]]. Persentase hemiselulosa di dalam biomassa mencapai 15% hingga 35%. Kandungan hemiselulosa mengalami penurunan lebih cepat dibandingkan dengan selulosa dan [[lignin]] selama proses pirolisis. Hemiselulosa dapat menghasilkan gula arabinosa dan [[furfural]] apabila mengalami [[perebusan]] dengan temperatur 200 ˚[[Celsius|C]].{{Sfn|Sutanto|2018|p=12}}
=== Lignin ===
Biomassa memiliki [[makromolekul]] pengikat yaitu lignin yang merupakan makromolekul dari senyawa dasar [[fenol]]ik. Lignin digunakan sebagai [[Surfaktan|sulfaktan]] dalam bentuk ligno-sulfonat. Sulfaktan ini dimanfaatkan sebagai penjaga kestabilan [[lumpur]] [[Sumur minyak|pengeboran]]. Sifat yang dimiliki lignin yaitu tahan pengaruh [[termal]], penurunan nilai kandungan terjadi di akhir proses pirolisis (350–500˚C). Hasil penurunan nilai kandungan lignin setelah gasifikasi akan menghasilkan tar dan senyawa fenolik pada gas dan sifatnya berbahaya bagi kesehatan manusia. Kontak udara yang terjadi pada tar dan senyawa fenolik menyebabkan depolimerisasi yang membentuk [[Deposisi (fisika)|deposisi]] dalam saluran gas.{{Sfn|Sutanto|2018|p=13}}
=== Pati ===
[[Amilum|Pati]] merupakan [[polisakarida]] yang mengandung glukosa dan terikat oleh [[glikosida]]. Sebagian besar jenis pati dapat larut di dalam air panas, sedangkan sebagian lainnya tidak dapat larut. Pati memiliki nilai yang tinggi pada makanan sehingga dapat ditemukan pada [[biji]], [[umbi]], atau batang pada tanaman.{{Sfn|Japan Institute of Energy|2008|p=25}}
=== Protein ===
Protein merupakan senyawa makromolekul dengan kandungan [[asam]] dipolimerisasi yang tinggi. Sifat-sifat protein ditentukan oleh jenis asam dipolimerisasi dan [[PH|derajat keasaman]]. Dalam biomassa, jumlah protein lebih sedikit dibandingkan dengan selulosa, hemiselulosa dan lignin.{{Sfn|Japan Institute of Energy|2008|p=25}}
=== Komponen organik dan anorganik ===
Dalam biomassa, komponen [[Senyawa organik|organik]] dan [[Senyawa anorganik|anorganik]] ditemukan dalam jumlah yang sangat sedikit. Komponen organik yang utama ialah [[gliserida]] dan [[sukrosa]], sedangkan sisanya yaitu [[alkaloid]], [[Pigmen hayati|pigmen]], [[terpena]], dan bahan ber[[lilin]]. Komponen anorganik berupa abu yang tersusun dari unsur [[kalsium]], [[kalium]], [[fosforus]], [[magnesium]], [[silikon]], [[aluminium]], besi, dan [[natrium]].{{Sfn|Japan Institute of Energy|2008|p=26}}
== Karakteristik ==
=== Karakteristik gasifikasi ===
Biomassa memiliki karateristik tertentu dalam proses gasifikasi. Dalam proses gasifikasi, karakteristik biomassa diperoleh melalui analisis proksimat, dan analisis ultimat. Pada analisis proksimat diperoleh karakteristik [[kadar air]], [[Abu (analisis kimia)|abu]], zat terbang dan nilai [[Panas|kalor]]. Pada analisis ultimat diketahui kadar karbon, [[hidrogen]], [[oksigen]], nitrogen, dan [[Belerang|sulfur]]. Selain itu, proses gasifikasi juga memperlihatkan adanya temperatur fusi abu, sifat mempan gerus, dan indeks pengembangan pada biomassa.{{Sfn|Sutanto|2018|p=5}}
==== Kadar air ====
Biomassa memiliki kadar air bebas dan kadar air terikat. Selama proses [[pengeringan]], kadar air bebas menghilang dan mengalami perubahan sesuai dengan tingkat [[Kelembaban relatif|kelembaban udara]]. Sedangkan peleyapan kadar air terikat harus dilakukan dengan teknik pengeringan karena berada di dalam [[pori-pori]] biomassa.{{Sfn|Sutanto|2018|p=5-6}}
==== Abu ====
Biomassa yang dibakar akan menghasilkan bahan-bahan organik berbentuk abu. Kandungan utama dari abu ini berupa [[Silikon dioksida|silika]], aluminium, besi, kalsium, [[magnesium]], [[titanium]], natrium, dan kalium. Biaya penanganan abu pada akhir proses gasifikasi dan teknologi konversi yang digunakan, ditentukan oleh kadar abu.{{Sfn|Sutanto|2018|p=6}} Faktor utama dalam pemilihan teknik gasifikasi ditentukan oleh karakteristik abu pada keadaan temperatur tinggi. Temperatur operasi pembuatan gas harus melebihi nilai temperatur abu fusi ketika abu yang dibuang berbentuk [[terak]]. Sedangkan pada penghasil gas dengan abu buangan berbentuk abu kering, temperatur operasi tidak boleh melebihi nilai temperatur abu fusi.{{Sfn|Sutanto|2018|p=7}}
==== Zat terbang ====
Ketika biomassa mengalami proses pemanasan atau [[Pemanggangan (metalurgi)|pemanggangan]], terjadi pelepasan senyawa-senyawa yang disebut zat terbang. Zat terbang tersusun dari gas hidrogen, [[karbon monoksida]], [[karbon dioksida]], [[metana]], [[hidrokarbon]] ringan, tar, [[amonia]], sulfur, dan oksigen. Setelah melalui proses pirolisis, pada biomassa masih tersisa padatan yang disebut karbon terikat. Padatan ini sebagaian besar mengandung karbon.{{Sfn|Sutanto|2018|p=6}}
==== Nilai kalor ====
Biomassa yang mengalami pembakaran secara sempurna dan [[stoikiometri]]k akan menghasilkan pelepasan energi yang disebut dengan nilai kalor atau panas pembakaran. Nilai kalor dapat dinyatakan dalam nilai kalor lebih tinggi atau nilai kalori kotor, dan dapat pula dinyatakan dalam nilai kalor lebih rendah atau nilai kalor bersih. Perbedaan antara nilai kalor kotor dan nilai kalor bersih terletak pada nilai panas [[Kondensasi|pengembunan]] air hasil pembakaran. Temperatur acuan yang digunakan untuk mencatat nilai kalor kotor dan nilai kalor bersih adalah 25 ˚C.{{Sfn|Sutanto|2018|p=6}}
== Jenis ==
=== Biomassa kayu ===
Biomassa kayu merupakan biomassa yang berbentuk kayu pohon yang diperoleh dari hasil [[Penebangan kayu|penebangan hutan]]. Selain itu, biomassa kayu juga berbentuk sisa-sisa kayu yang tidak diperlukan dalam industri [[kehutanan]]. Pohon-pohon yang ditebang tidak memiliki nilai [[komersial]] sehingga dapat dijadikan sebagai bahan energi biomassa. Pohon yang ditanam sebagai hutan penghasil biomassa dibuat berjarak agar [[tunggul pohon]] memiliki ruang untuk mengalami pertumbuhan. Pada [[iklim sedang]], siklus penebangan diulang dalam jangka waktu berkisar 50 hingga 100 tahun. {{Sfn|Japan Institute of Energy|2008|p=35-36}}
=== Biomassa herba ===
Biomassa herba merupakan biomassa yang berbentuk tanaman liar, [[Tanaman|tanaman pangan]], residu tanaman pangan, [[rumput]], [[bambu]], dan [[Fabaceae|legum]]. Rumput merupakan biomassa herba yang dapat menghasilkan bahan energi dalam waktu yang singkat. Legum merupakan biomassa herba yang [[ramah lingkungan]] karena mampu mengikat nitrogen melalui bantuan bakteri [[rhizobium]] sehingga mengurangi penggunaan [[Pupuk|pupuk kimia]] nitrogen dalam produk biomassa.{{Sfn|Japan Institute of Energy|2008|p=39}}
=== Tanaman gula dan pati ===
Biomassa dalam bentuk [[gula]] dan pati dapat diubah menjadi [[Bahan bakar hayati|biofuel]]. Limbah residu yang mengandung selulosa dan hemiselulosa pada pati dan gula dapat diubah menjadi glukosa melalui proses [[fermentasi]]. Tanaman pati yang dapat menjadi biomassa secara langsung yaitu [[padi]], [[kentang]], [[ubi jalar]], [[gandum]], barli, [[Ketela pohon|ubi kayu]], dan [[sagu]]. Sedangkan tanaman gula yang dapat menjadi biomassa secara langsung yaitu [[tebu]] dan [[bit gula]].{{Sfn|Japan Institute of Energy|2008|p=46}}
=== Biomassa penghasil minyak ===
Biomassa penghasil minyak merupakan biji atau buah tanaman yang dapat menghasilkan [[lemak]] dan [[minyak]]. Jenis biomassa ini digunakan untuk bahan makanan, [[bahan baku]] industri, dan pengganti [[Bahan bakar diesel|minyak diesel]] [[mineral]] dalam [[produksi]] [[biodiesel]].{{Sfn|Japan Institute of Energy|2008|p=50}} Biomassa penghasil minyak yang utama adalah [[kedelai]], [[sesawi]] dan [[Elaeis (kelapa sawit)|kelapa sawit]].{{Sfn|Japan Institute of Energy|2008|p=50-51}}
== Pemanfaatan ==
=== Sumber energi terbarukan ===
Biomassa merupakan salah satu bahan baku dalam produksi [[bioenergi]]. Sumber biomassa yang digunakan pada bioenergi berasal dari [[sampah]] kota. Biomassa menghasil energi primer yang berbentuk cair sebagai bahan bakar nabati. Pada bentuk gas, biomassa digunakan sebagai [[biogas]], sedangkan dalam bentuk padat biomassa dimanfaatkan sebagai biobriket. Ketiga energi primer ini dimanfaatkan sebagai bahan bakar untuk sarana [[transportasi]] atau industri. Selain itu, energi primer ini dapat diubah lagi menjadi energi sekunder yaitu energi listrik berbahan bakar nabati. Penggunaan biomassa untuk menghasilkan produk bioenergi tidak memerlukan proses khusus dan dapat langsung digunakan sebagai energi primer.{{Sfn|Direktorat Bioenergi|2016|p=4}}
Konversi biomassa menjadi energi dapat melalui proses [[termokimia]], [[biokimia]], atau [[Ekstraksi|ekstraks]]<nowiki/>i biji yang berminyak. Pada konversi biomassa dengan alur termokimia, biomassa mengalami proses pembakaran, gasifikasi, pirolisis, torefaksi dan [[Sirkulasi hidrotermal|hidrotermal]].{{Sfn|Sutanto|2018|p=8}} Panas pembakaran bahan bakar padat diubah menjadi energi panas dan gas cerobong yang terdiri dari karbon dioksida dan [[uap air]]. Panas pembakaran selanjutnya dimanfaatkan pada pemanas [[fluida kerja]] turbin kukus untuk produksi kukus. Panas hasil pembakaran juga dimanfaatkan untuk berbagai kegiatan usaha yang memerlukan [[reaksi kimia]].{{Sfn|Sutanto|2018|p=8-9}} Bahan bakar padat berbentuk [[arang]] dengan kualitas yang lebih tinggi dari biomassanya dapat diperoleh dengan proses pirolisis. Selain itu, proses pirolisis menyebabkan [[degradasi]] biomassa yang menghasilkan senyawa organik berbentuk cair. Senyawa yang dihasilkan yaitu tar, hidrokarbon berat dan asam-[[asam organik]]. Proses pirolisis juga menghasilkan gas-gas yaitu karbon monoksida, karbon dioksida, uap air, [[asetilena]], [[etena]], dan [[etana]]. Pecahan senyawa yang dihasilkan oleh proses pirolisis pada biomassa ditentukan oleh temperatur akhir pirolisis dan laju pemanasan. {{Sfn|Sutanto|2018|p=9}}
=== Bioproduk ===
Biomassa juga digunakan untuk menggantikan [[Minyak bumi|bahan bakar minyak]] pada [[kendaraan bermotor]] dengan produksi bioetanol. Selain itu, biomassa dapat menghasilkan energi panas dan energi listrik dengan pembuatan biogas, [[Gas sintetis|gas sintesis]], dan biopellet.{{Sfn|Hermiati|2019|p=1}} Penerapan teknologi [[kilang hayati]] pada biomassa dapat menghasilkan bioetanol dengan biaya produksi yang murah. Selain itu, cara ini dapat menghasilkan energi sekaligus produk sampingan.{{Sfn|Hermiati|2019|p=2}} Bahan baku yang digunakan pada konversi biomassa menjadi bioetanol berasal dari limbah pertanian atau limbah perkebunan yang mengandung [[Amilum|pati]] atau lignoselulosa. Bahan baku ini diubah menjadi etanol melalui tahapan awal yaitu hidrolisis dan fermentasi. Proses hidrolisis memanfaatkan [[enzim]] [[selulase]] dengan cara enzimatis atau termokimia. Sedangkan proses fermentasi memanfaatkan [[khamir]]. Pati digunakan untuk menghasilkan etanol, sedangkan lignin dan hemiselulosa digunakan untuk menghasilkan produk sampingan berupa [[Xylitol pentanitrat|xilitol]], [[perekat]], lignosulfonat, dan biosurfaktan.{{Sfn|Hermiati|2019|p=3}}
=== Teknologi gasifikasi ===
Biomassa dimaanfaatkan selama proses gasifikasi untuk menghasilkan gas bahan bakar. Proses pembentukan gas dilakukan melalui reaksi kimia pada temperatur tinggi antara biomassa dengan agen gasifikasi. Bahan agen gasifikasi dapat berupa [[udara]], oksigen, atau uap air.{{Sfn|Sutanto|2018|p=14}} Proses pembentukan gas bahan bakar pada biomassa memanfaatkan proses pirolisis. Biomassa dijadikan sebagai umpan gasifikasi karena memiliki komponen utama berupa karbon, hidrogen dan oksigen.{{Sfn|Sutanto|2018|p=9}}
Pemanfaatan biomassa dalam teknologi gasifikasi memperhatikan karakteristik kadar air, bentuk [[partikel]] dan ukuran partikel. Kadar air biomassa tidak lebih dari 30% dan dapat dicapai dengan pengeringan. Pada biomassa kering udara, kadar air berkisar antara 10–15%. Partikel biomassa harus menyerupai bentuk bulat atau [[kubus]]. Partikel berbentuk pipih atau [[Serbuk sari|serbuk]] tidak boleh digunakan karena dapat menghambat aliran gas di dalam [[reaktor]]. Partikel biomassa yang digunakan sebagai umpan gasifikasi harus berukuran antara 0,5 – 5,0 [[Sentimeter|cm]]. Kepadatan massal partikel biomassa minimum 250 [[Kilogram|kg]]/[[Meter persegi|m<sup>2</sup>]].{{Sfn|Sutanto|2018|p=9-10}} Ukuran partikel biomassa dibedakan menjadi partikel besar, partikel kecil, partikel serampangan, dan kebun energi atau [[tumpang sari]]. Pada partikel besar, densitas partikel tinggi dengan kadar air < 30% dan kadar abu rendah. Partikel kecil memiliki kadar air atau kadar abu yang tinggi, tetapi densitas partikel rendah. Partikel dengan bentuk serampangan memiliki kadar air yang tinggi atau sangat basah basah sekali. Ukuran partikel biomassa yang terbesar ialah kebun energi atau tumpang sari.{{Sfn|Sutanto|2018|p=10}} Persyaratan utama untuk pemanfaatan biomassa sebagai umpan gasifikasi yaitu harus tersedia dalam jumlah yang cukup untuk digunakan secara berkelanjutan.{{Sfn|Sutanto|2018|p=11}}
== Dampak penggunaan ==
Biomassa termasuk [[bahan bakar karbon netral]] sehingga tidak menghasilkan [[efek rumah kaca]]. Pembakaran biomassa hanya akan menghasilkan karbon dioksida yang sama seperti pada penggunaan [[bahan bakar fosil]]. Penyeimbangan karbon dioksida didapatkan melalui [[Reboisasi|penanaman kembali]] tanaman baru yang akan menyerap karbon dioksida.{{Sfn|Japan Institute of Energy|2008|p=2}} Biomassa juga memberikan permasalahan pada penggunaan lahan yang luas untuk pembuatan kebun energi. Penggunaan biomassa sebagai sumber [[energi terbarukan]] akan mengurangi jumlah [[lahan pertanian]] dan [[hutan produksi]].{{Sfn|Japan Institute of Energy|2008|p=3}}
== Referensi ==
{{Reflist}}
== Daftar pustaka ==
# {{cite book|last=Direktorat Bioenergi|first=|date=|year=2016|url=https://drive.esdm.go.id//wl/?id=6JLd3yXfSsPqRp2xExLrQe3TUzdIahpS|title=Pedoman Investasi Bioenergi di Indonesia|location=Jakarta|publisher=Direktorat Jenderal Energi Baru, Terbarukan, dan Konservasi Energi, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral|isbn=|pages=|ref={{sfnref|Direktorat Bioenergi|2016}}|url-status=live}}
# {{cite book|last=Hermiati|first=Euis|date=4 Desember 2019|year=2019|url=http://www.penerbit.lipi.go.id/data/naskah1574930413.pdf|title=Pengembangan Teknologi Konversi Biomassa Menjadi Bioetanol dan Bioproduk sebagai Substitusi Produk Berbahan Baku Fosil|location=Jakarta|publisher=Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia|isbn=978-602-496-101-5|pages=|ref={{sfnref|Hermiati|2019}}|url-status=live}}
#{{cite book|last=Japan Institute of Energy|first=|date=2008|year=2008|url=https://www.jie.or.jp/relays/download/492/1098/239/739/?file=/files/libs/739//201708300906508727.pdf|title=Panduan untuk Produksi dan Pemanfaatan Biomassa|location=Tokyo|publisher=Kementerian Pertanian, Kehutanan dan Perikanan Jepang|isbn=|pages=|ref={{sfnref|Japan Institute of Energy|2008}}|url-status=live}}
# {{cite book|last=Sutanto|first=Herri|date=24 November 2018|year=2018|url=https://www.fti.itb.ac.id/wp-content/uploads/sites/9/2016/03/Materi-Orasi-Ilmiah-Prof.-Herri-Susanto-IPM.pdf|title=Pengembangan Teknologi Gasifikasi untuk Mendukung Kemandirian Energi dan Industri Kimia|location=Bandung|publisher=Forum Guru Besar Institut Teknologi Bandung|isbn=978-602-6624-23-9|ref={{sfnref|Sutanto|2018}}|url-status=live}}{{kehutanan}}
{{Authority control}}
[[Kategori:Biomassa| ]]
[[Kategori:Industri kayu]]
[[Kategori:Bahan bakar]]
| |||