Hidrogen, energi masa depan

Energi menjadi bagian terpenting dari kehidupan manusia kini, setiap aktivitas kehidupannya manusia senantiasa melibatkan energi bahkan kini manusia sangat bergantung terhadap energi. Layaknya pisau bermata dua, energi fosil yang kita gunakan selain bermanfaat bagi pemenuhan sebagian energi kita, namun di sisi lain menimbulkan kerusakan lingkungan sebagai dampak penggunaannya. Selain itu energi fosil yang kita gunakan merupakan energi yang tidak dapat diperbaharui atau dikenal dengan istilah unrenewable resources. Hal ini mendorong ahli energi dan lingkungan mencari solusi atas permasalahan tersebut. Salah satu sumber energi yang berpotensi besar menjadi energi terbaharukan dan menjadi perhatian banyak negara adalah hidrogen.

Hidrogen memang diproyeksikan menjadi sumber energi masa depan yang lebih ramah lingkungan karena hanya menghasilkan uap air sebagai emisi. Sehingga beberapa negara menggolongkan hidrogen kepada energi berbasis zero carbon. Penggunaan hidrogen sudah dilakukan oleh beberapa negara di dunia dengan laju pertumbuhan sekitar 10% vsetiap tahunnya. Selain digunakan sebagai sember bahan bakar hidrogen juga bisa digunakan untuk menghasilkan pupuk amonia (NH3). Industri petrokimia menggunakan hidrogen sebagai bahan baku untuk produksi maupun kepentingan lainnya.

Hidrogen sebagai sumber energi sama seperti energi listrik (energy carrier). Maksudnya adalah hidrogen sebagai bahan bakar memerlukan sumber energi lain sebagai pembangkitnya sehingga seolah-olah hidrogen berasal dari energi pembangkitnya. Hidrogen dapat dibangkitkan dari sumber eneri seperti sumber energi hidrokarbon, limbah biomassa bahkan air yang diproses melalui reaksi elektrolisis. Saat ini hidrogen diproduksi dari gas alam, selanjutnya teknologi lain seperti oksidasi parsial, rute biologis, dan foto elektrolisis akan dapat digunakan.

Industri otomotif telah mencoba membuat kendaraan dengan bahan bakar hidrogen. Salah satunya adalah perusahaan kenamaan asal negeri sakura “Toyota”. Melalui adaptasi teknologi perusahaan ini mengembangkan toyota fuell cell system pada Toyota Mirai. Prinsip kerja fuell cell adalah proses elektrokimia dimana hidrogen dan oksigen digunakan sebagai bahan bakar. Komponen utama fuel cell terdiri dari elektrolit berupa lapisan khusus yang diletakan diantara dua buah elektrode. Reaksi kimia yang disebut sebagai pertukaran ion terjadi di dalam elektrolit ini dan menghasilkan listrik dan air panas. Karena reaksi ini terjadi tanpa adanya pembakaran maka tidak dihasilkan pulosi sebagaimana apabila kita menggunakan bahan bakar fosil.

Di masa yang akan datang, akankah kita diberikan kesempatan menggunakan kendaraan tersebut?

Hidrogen dan oksigen menjadi bahan bakar dalam menghasilkan energi.

Mannfaat yang diperoleh dengan menggunakan hybrid fuel cell pada kendaraan. Sumber : toyota.com

Seminar “Akselerasi dan Penguatan Riset Energi Alternatif Berbasis Biomassa”

Direktorat Riset dan Inovasi Institut Pertanian Bogor (IPB) bersama Kementerian Koordinator Bidang Perekonomian RI menyelenggarakan seminar nasional. Seminar dengan tema “Akselerasi dan Penguatan Riset Energi Alternatif Berbasis Biomassa”  berlangsung Kamis, 24 April 2014 di Kampus IPB Baranangsiang, Bogor.

Pemanfaatan Biomassa Tropika Sebagai Cadangan Energi Masa Depan

Pertumbuhan jumlah penduduk yang sangat pesat di Indonesia mengakibatkan meningkatnya jumlah kebutuhan energi baik untuk industri, bahan bakar kendaraan bermotor maupun kebutuhan rumah tangga. Berada di daerah tropis, Indonesia memiliki sumberdaya alam yang melimpah didukung oleh bersinarnya matahari sepanjang tahun. Kelangkaan energi yang terjadi akhir-akhir ini menunjukan perlunya energi alternatif khususnya berasal dari energi biomassa..

Kayu merupakan biomass yang sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia. Seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi kini kayu tidak hanya digunakan untuk membuat perabot rumah tangga ataupun furniture namun penggunaanya telah lebih jauh menyangkut sifat kimia kayu sebagai sumber energi terbaharukan (renewable resources) sebagai biomass berlignoselulosa. Bahan berlignoselulosa sebagian besar terdiri dari campuran polimer karbohidrat (selulosa dan hemiselulosa), lignin, ekstraktif, dan abu.

Bambu adalah satu sember biomasa yang memiliki potensi sebagai sumber energi. Secara tradisional bambu telah banyak dipakai sebagai bahan bangunan daerah tropis maupun sub tropis. Secara luas penggunaan bambu digunakan untuk keperluan industri baik kertas, kayu lapis, kerajinan, kesenian dan bahan makanan. Pemanfaatan bambu sebagai bahan energi hanya sebatas pada proses pembakaran langsung, padahal apabila kita melihat penggunaanya di lapangan masih jarang dimanfaatkan lignoselusonya.

Pengembangan bioenergi seperti bioetanol dari biomassa sebagai sumber bahan baku yang dapat

diperbarui merupakan satu alternatif yang memiliki nilai positif dari aspek sosial dan lingkungan Etanol yang mempunyai rumus kimia C₂H₅OH adalah zat organik dalam kelompok alkohol dan banyak digunakan untuk berbagai keperluan. Pada umumnya etanol diproduksi dengan cara fermentasi dengan bantuan mikroorganisme oleh karenanya sering disebut sebagai bioetanol.

Dengan penggunaan bioteknologi dimanfaatkan menjadi produk yang mempunyai nilai tambah (added value). Bambu yang termasuk biomassa mengandung lignoselulosa sangat dimungkinkan untuk dimanfaatkan menjadi sumber energi alternatif seperti bioetanol atau biogas. Dengan pemanfaatan sumber daya alam terbarukan dapat mengatasi krisis energi terutama sektor migas.

 

 

 

Isolation and purification of lignin and silica from the black liquor generated during the production of bioethanol from rice straw

Isolation and purification of lignin and silica from the black liquor generated during the production of bioethanol from rice straw

 K. Minu, K. Kurian Jiby, V.V.N. Kishore

Bioethanol production from lignocellulosic agricultural residues is an attractive futurebiofuel option from the standpoints of food security and environment friendliness. Thesafe disposal of the black liquor produced during the process of lignocellulosic ethanolproduction however remains a challenge. In this study, a method has been developed forthe efficient recovery of lignin and silica from black liquor. Rice straw was pre-treated intwo different steps, with dilute acid hydrolysis followed by alkaline peroxide delignification.Lignin and silica were isolated from the black liquor by precipitation method usingdilute sulphuric acid for reducing the pH of the black liquor. The pH values required for therecovery of lignin and silica were optimised separately. Two different precipitation andseparation methods were followed for product recovery from black liquor. Chemicalcharacterisation of isolated lignin was done by FTIR and compared with commercial ligninto evaluate its potential industrial applications. The quality of the filtrate after precipitateseparation was also monitored in each step by COD and TDS analyses. Two-stage treatmentof black liquor, which involves isolation of silica and lignin separately, was found toprovide superior quality products and cleaner effluent than the direct precipitation oflignin without the separation of silica from black liquor.

 Key words: bioethanol, rice straw, black liquor, lignin, silica

Produksi bioetanol berbahan dasar lignoselulosa limbah pertanian merupakan pilihan bioenergi masa depan yang menarik sehubungan dengan katahanan pangan dan teknologinya yang ramah lingkungan. Meskipun demikian, limbah buangan yang aman dari lindi hitam hasil produksi lignoselulosa masih menjadi tantangan. Pada penelitian ini, telah digunakan metode yang efektif untuk mengisolasi lignin dan silika dari lindi hitam. Jerami padi diberi pra-perlakuan dalam dua metode berbeda dengan hirolisis larutan asam yang dilanjutkan dengan delignifikasi basa peroksida Lignin dan silika diisolasi dari lindi hitam melalui metode pengendapan menggunakan larutan asam sulfat untuk menurunkan pH lindi hitam. Optimasi nilai pH maksimum untuk isolasi dilakukan secara terpisah. Dua metode pengendapan dan pemisahan tersebut dilanjutkan dengan isolasiproduk dari lindi hitam. Karakterisasi kimiawi dari lignin hasil isolasi dilakukan dengan metode FTIR dan diperbandingkan hasilnya dengan lignin komersial guna mengevaluasi potensi aplikasi industri. Kualitas filtrat setelah pemisahan endapan juga dipantau melalui analisis COD dan TDS. Metode pengolahan dua-langkah yang dilakukan dalam isolasi lignin dan silika menghasilkan produk dengan kualitas terbaik dengan efluen yang lebih ramah lingkungan dibandingkan metode pengendapan langsung tanpa pemisahan silika terlebih dahulu.

Kata kunci: bioetanol, jerami padi, lindi hitam, lignin, silika

Oleh : Dwi Ernawati, Raina Verina, Sigit Eko Januar dan Andhika Gusti Heriyanto

THE EXPLAINED VARIATION BY LIGNIN AND EXTRACTIVE CONTENT ON HIGHER HEATING VALUE OF WOOD

Komponen makromolekul utama  dinding sel  adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin yang terdapat pada semua jenis kayu. Proporsi dan komposisi kimia lignin dan hemiselulosa dalam softwood dan hardwood berbeda, sementara selulosa merupakan komponen yang seragam dari semua jenis kayu.

Ekstraktif adalah kelompok zat heterogen  yang dapat diekstraksi dari kayu dengan menggunakan pelarut polar dan non polar. Ekstraktif terdiri dari berbagai senyawa organik seperti lilin, alkaloid, protein, fenolat sederhana dan kompleks, gula sederhana, pektin, lendir, resin,senyawa terpen, pati, glikosida, saponin, dan minyak.

Lignin adalah zat fenolik yang terdiri dari ikatan tidak teratur unit hidroksil-metoksi yang tersubstitusi fenilpropana. Prekursor biosintesis lignin adalah p-coumarilalkohol, conyferyl alkohol, dan alkohol sinapyl. p-coumaril alkohol adalah prekursor  minor dari  lignin softwood dan hardwood. Conyferyl alkohol adalah prekursor utama dari lignin softwood, dan juga prekursor lignin hardwood. Sinapyl alcohol adalah prekursor lignin hardwood. Lignin memberikan kontribusi untuk peningkatan sifat kekuatan mekanik seperti ketinggian pohon. Lignin memainkan peran penting sebagai bahan baku dalam produksi bioproducts dan biofuel (bahan bakar).

Nilai kalor tinggi (HHV) adalah nilai absolut dari  energi pembakaran spesifik yang dinyatakan dalam satuan joule untuk satuan massa dari biofuel  solid yang  dibakar dengan oksigen dalam kalorimeter  bom dibawah kondisi tertentu. Produk pembakaran terdiri dari oksigen, nitrogen, karbon dioksida, sulfur dioksida, dan uap air . Tillman menemukan hubungan linear antara HHV dan kandungan karbon. HHV untuk ekstraktif, lignin dan holosellulose  menyatakan kandungan karbonnya. Ekstraktif yang tinggi memiliki nilai kalor yang lebih tinggi.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis kandungan lignin dan kandungan ekstraktif 17 bahan kayu yang berkorelasi dengan nilai kalor tinggi (HHV). Penelitian ini dilakukan menggunakan bahan dalam bentuk pelet kayu untuk penentuan karakteristik bahan bakar.