Oktober 5th, 2021
Andrew Hopkins dari Australian National University menulis tentang bagaimana terobosan penelitian terbaru dalam biofuel telah membawa umat manusia lebih dekat untuk mewujudkan impian mencapai "emisi karbon negatif".
By
Profesor Sosiologi Emeritus, Universitas Nasional Australia
Penggunaan biofuel membantu mengurangi emisi gas rumah kaca manusia. Itulah salah satu alasan mengapa beberapa minyak bumi perusahaan menawarkan bensin yang mengandung hingga 10% etanol (bahan bakar nabati). Tetapi jika kita ingin memiliki kesempatan nyata untuk menghindari bencana perubahan iklim, itu tidak cukup untuk mengurangi emisi kita; kita harus membalikkan prosesnya.
Kita harus bertujuan untuk "emisi negatif". Ini berarti menghilangkan karbon dioksida dari atmosfer dan idealnya kembali ke tingkat CO₂ atmosfer pra-industri. Ini adalah tugas yang menakutkan: konsentrasi atmosfer saat ini adalah bagian 410 per juta (ppm), dibandingkan dengan sekitar 280ppm sebelum Revolusi Industri.
Menariknya, terobosan baru-baru ini (lihat di bawah) dalam penelitian biofuel telah membawa prospek ini selangkah lebih dekat. Untuk memahami mengapa pertama-tama kita harus tahu sedikit tentang produksi biofuel.
Beralih ke alga
Selama bertahun-tahun industri perminyakan telah memproduksi biofuel, menggunakan tanaman pangan seperti tebu, jagung, dan kedelai, yang diubah melalui fermentasi atau proses kimia lainnya menjadi etanol atau biodiesel. Ini telah menjadi kontroversi, sebagian karena konsekuensi negatif dari pertanian monokultur skala besar dari tanaman ini.
Dengan demikian, perusahaan minyak sekarang mendanai program penelitian pada apa yang disebut tanaman biofuel generasi kedua – terutama alga, yang dapat tumbuh di air daripada di darat. Ini akan menghindari banyak kritik terhadap biofuel generasi pertama.
Alga datang dalam banyak bentuk. Rumput laut merupakan salah satu bentuk makroalga yang terkenal dan juga banyak terdapat mikroalga, seperti ganggang mekar yang terjadi dari waktu ke waktu di sungai dan danau yang tercemar.
Alga relatif tidak efisien dalam fotosintesis CO₂. Tetapi penemuan-penemuan baru-baru ini mengarah pada pemecahan masalah ini.
Peneliti yang didanai Exxon telah berhasil memodifikasi ganggang secara genetik sehingga dua kali lipat tingkat penarikan karbon. Secara independen, sekelompok peneliti di Washington State University baru saja ditemukan bagaimana menumbuhkan alga dalam hitungan hari, bukan minggu, membuka jalan bagi produksi biofuel yang lebih efisien.
Jika kita dapat menumbuhkan jenis alga yang tepat, dalam jumlah yang cukup, langkah selanjutnya adalah mengubahnya menjadi biofuel. Tanaman biofuel generasi pertama kaya akan gula dan pati yang dapat diubah menjadi bahan bakar melalui proses seperti fermentasi. Alga tidak dapat diubah dengan cara ini. Namun, ada proses lain yang dapat digunakan: pirolisis.
Jika Anda memanaskan biomassa seperti alga dengan adanya oksigen, ia akan terbakar, artinya karbon bergabung dengan oksigen dari udara untuk membentuk CO₂. Namun, jika dipanaskan tanpa adanya oksigen, ia tidak dapat terbakar. Apa yang terjadi sebaliknya adalah bahwa berbagai minyak dan gas dibuang, meninggalkan bentuk karbon yang relatif murni, yang dikenal sebagai char atau biochar. Proses ini dikenal sebagai pirolisis dan telah dipraktekkan selama ribuan tahun untuk mengubah kayu menjadi arang.
Luka bakar arang dengan intensitas tertentu dan secara historis dihargai di mana pun suhu yang sangat tinggi diperlukan, seperti dalam pembuatan logam. Proses tersebut digambarkan dalam grafik di bawah ini. Gas, ketika dibakar, menghasilkan lebih banyak panas daripada yang diperlukan untuk menjalankan pirolisis, dan kelebihannya dapat digunakan untuk menghasilkan listrik. Yang paling penting untuk industri perminyakan, minyak yang dihasilkan mudah disuling menjadi bahan bakar transportasi. Untuk alasan ini, perusahaan minyak bumi mendanai penelitian tentang pirolisis.
Selain terbakar dengan panas yang hebat, biochar memiliki dua karakteristik lain yang sangat penting. Pertama, itu adalah aditif tanah yang berharga, dan pada kenyataannya, dijual kepada pengguna pertanian untuk tujuan ini.
Kedua, ketika dicampur ke dalam tanah, ia akan bertahan selama ratusan tahun, bahkan mungkin satu milenium. Oleh karena itu, memproduksi arang dan menyimpannya di dalam tanah merupakan cara semi-permanen untuk menangkap karbon. Sebaliknya, hutan agak kurang permanen, karena pohon akhirnya mati dan membusuk, mengembalikan metana dan karbon dioksida ke atmosfer; atau terbakar, mengembalikan CO₂ ke atmosfer. Pirolisis, kemudian, menawarkan kemungkinan penyerapan karbon jangka panjang – ini adalah rute menuju emisi negatif.
Hal terakhir yang perlu diperhatikan tentang pirolisis adalah bahwa dengan memvariasikan parameter proses seperti suhu dan jenis alga, seseorang dapat memvariasikan proporsi relatif dari output. Secara khusus, seseorang dapat memaksimalkan produksi arang, atau sebagai alternatif, produksi minyak yang akan digunakan untuk bahan bakar transportasi. Para peneliti biofuel tentu saja tertarik untuk memaksimalkan yang terakhir, dengan arang sampai batas tertentu merupakan produk sampingan yang tidak diinginkan.
Namun, jika pirolisis alga menjadi cara komersial yang layak untuk memproduksi biofuel, arang dapat dijual untuk pengayaan tanah. Hasilnya adalah aliran yang stabil – mungkin lebih realistis lagi sebagai tetesan – karbon yang dikembalikan ke tanah.
Semua ini membawa kita sangat dekat dengan produksi arang skala besar, untuk kepentingannya sendiri. Penelitian yang sama yang memberikan biofuel generasi kedua yang layak secara komersial mungkin dapat diarahkan untuk memaksimalkan hasil arang. Biofuel kemudian akan menjadi produk sampingan, bukan tujuan utama.
Sayangnya, pasar arang belum cukup berkembang untuk menjadikannya proposisi komersial. Harga karbon yang signifikan dapat mengubah semua ini. Jika kita serius untuk mencapai emisi negatif, itu mungkin harga yang harus kita bayar. Dan siapa tahu, begitu manfaat arang sebagai bahan tambahan tanah menjadi lebih mapan, nilai komersial arang mungkin sedemikian rupa sehingga harga karbon tidak lagi diperlukan.
Bisakah produksi arang dalam skala besar memiliki efek samping yang tidak diinginkan? Kita tahu bahwa biochar segar di dalam tanah dapat menonaktifkan herbisida dengan cepat yang mengarah pada pengendalian gulma yang buruk. Hasil ini menunjukkan bahwa penggunaan biochar perlu dikelola dengan hati-hati dalam situasi pertanian yang mengandalkan herbisida yang diaplikasikan ke tanah. Namun, manfaat bersih pertanian tampaknya luar biasa.
Artikel ini awalnya diterbitkan oleh Percakapan, pada 30 Agustus 2017, dan telah diterbitkan ulang sesuai dengan Lisensi Publik Internasional Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0. Anda bisa membaca artikel aslinya disini. Pandangan yang diungkapkan dalam artikel ini adalah dari penulis sendiri dan bukan dari WorldRef.
Jelajahi layanan WorldRef untuk mempelajari bagaimana kami membuat ekspansi global Anda lebih mudah dan ekonomis!
Tenaga Panas dan Kogenerasi | Pertambangan dan Mineral | Pengendalian Polusi Udara | Sistem Penanganan Material | Pengolahan Air dan Air Limbah |Peralatan Industri Bekas | Suku Cadang, Alat dan Barang Habis Pakai | Pengadaan Industri
