BIOFUELS

BERBAGAI MACAM BIOFUEL DARI LIGNOSELULOSA BIOMASSA

Biofuel adalah bahan bakar cair untuk transportasi yang terbuat dari biomassa. Bahan baku yang cocok untuk dikonversi menjadi biofuel termasuk dari pati (seperti jagung), lemak hewan  atau minyak sayur, bahan lignoselulosa (seperti pohon, rumput atau batang jagung , limbah kertas), dan lain-lain. Tidak seperti bahan bakar yang berasal dari sumber fosil (seperti minyak mentah), biofuel adalah bahan bakar  terbarukan dan memiliki karbon yang lebih kecil.
Berbagai macam biofuel mungkin termasuk dalam bahan bakar kimia tunggal atau aditif, atau termasuk  bahan bakar tradisional yang berupa campuran bahan kimia kompleks.

Bahan Bakar Molekul Tunggal atau Aditif:
ETHANOL atau etil alkohol (C2H5OH) dapat dibuat dari biomassa berselulosa melalui rute fermentasi. Polisakarida yang mengalami depolimerisasi untuk menghasilkan monomer gula, yang kemudian difermentasi secara enzimatis menjadi etanol. Selain itu, teknologi baru sedang muncul untuk sintesis etanol dan  alkohol yang lebih tinggi lainnya dari biomassa yang berasal syngas melalui katalisis non-biologis.

BUTANOL atau butil alkohol adalah alkohol karbon empat. Biofuel ini dapat dibuat dari biomassa berselulosa melalui rute fermentasi atau disintesis dari syngas.

Hydroxymethylfurfural (HMF) atau Furfural berasal dari biomassa dan tidak harus diproses secara biokatalisis melalui fermentasi untuk membuat bahan bakar. Gula juga dapat didehidrasi melalui katalisis kimia untuk menghasilkan HMF (dari gula 6-karbon seperti glukosa) dan furfural (dari gula 5-karbon seperti xylose). Molekul-molekul ini membangun blok untuk ditransformasi ke bahan bakar transportasi potensial  yang layak seperti etil levulinate (ELV), dimetilfuran (DMF), dan γ-valerolactone (GVL). Rute untuk mempersiapkan DIMETHYFURAN (DMF), 6-eter karbon siklik, dari gula pada hasil yang tinggi baru-baru ini telah dilaporkan. DMF adalah molekul yang memiliki banyak properti/sifat menarik untuk digunakan sebagai transportasi bahan bakar yang potensial [Romawi-Leshkov et al. 2007]

γ-VALEROLACTONE (GVL) mirip dengan DMF dan dapat disintesis dari produk dekomposisi gula. Proses yang ada untuk produksi asam levulinic pada hasil yang tinggi dari monomer gula, serta untuk transformasi katalitik asam levulinic ke GVL [Manzer 2005]. GVL  baru-baru ini telah disarankan karena memiliki banyak sifat yang membuatnya cocok untuk digunakan sebagai bahan bakar transportasi [Horvath, 2008].

ETIL LEVULINATE (ELV) dibuat dengan reaksi etanol dan asam levulinic untuk membuat ester. EVL telah disarankan sebagai aditif bahan bakar oleh banyak pihak [Manzer 2005].

Bahan Bakar Klasik-Campuran Senyawa:
“GREEN” GASOLIN atau “GREEN”  DIESEL dapat disintesis dari lignoselulosa biomassa dengan proses deoksigenasi katalitik. Teknologi seperti reformasi biomassa dapat digunakan untuk menyediakan hidrogen untuk menurunkan komponen biomassa berselulosa, seperti gula, serta fraksi lignin dari biomassa, menjadi hidrokarbon pada kisaran bensin (gasolin) atau diesel. Di beberapa kasus, fragmen biomassa kecil perlu digabungkan untuk memperoleh berat molekul yang tepat [Huber, et al. 2005]. Green diesel juga dapat dipersiapkan melalui deoksigenasi katalitik dari asam lemak yang berasal dari minyak murni atau atau minyak bekas atau lemak hewan. Minyak-minyak tersebut dapat juga ditransformasikan menjadi biodiesel dengan reaksi transesterifikasi dengan metanol.

(Sumber : Huber et al. 2007. Breaking the Chemical and Engineering Barriers to Lignocellulosic Biofuels)

BIOFUEL DARI PROSES KATALITIK BIOMASSA
Biomassa dapat dikonversi menjadi berbagai jenis bahan bakar hidrokarbon, seperti  “green”  gasoline (bensin), “green diesel “, dan bahan bakar jet. Melalui teknologi konversi yang dijelaskan pada tulisan ini, bahan bakar hidrokarbon yang berasal dari biomassa yang hampir tidak bisa dibedakan dengan hidrokarbon berbasis petroleum berkaitan  dengan kandungan/densitas energinya. Keuntungan tambahan dari hidrokarbon yang berbasis dari biomassa adalah termasuk kemampuannya untuk memisahkan diri, yang menghilangkan biaya penyulingan yang besar, dan kompatibilitasnya dengan pemanfaatan infrastruktur bahan bakar saat ini – tidak perlu untuk modifikasi mesin atau sistem distribusi yang baru. Pemrosesan katalitik adalah teknik dimana bahan bakar cair dan bahan kimia dibuat dari bahan baku berbasis minyak bumi. Pemrosesan katalitik juga dapat diterapkan pada produksi bahan bakar hidrokarbon cairan yang berasal dari lignoselulosa biomassa. Namun demikian, sama seperti halnya tidak mungkin untuk mengkonversi semua energi dalam minyak mentah menjadi bensin dan bahan bakar diesel, sama mustahilnya untuk mengkonversi semua energi biomassa menjadi bahan bakar. Metode teknologi konversi yang berbeda memiliki berbagai efisiensi. Selanjutnya kemajuan dalam teknologi konversi dan integrasi proses akhirnya akan meningkatkan energi secara keseluruhan dan efisiensi ekonomi biofuel. Biofuel cair dapat dihasilkan melalui berbagai proses (Gambar 1).

Gambar 1. Rute pembuatan biofuel (Huber et al., 2006)

Dua jenis utama katalis yang digunakan dalam proses-proses ini adalah biologis atau kimia (Tabel 1). Katalis biologis, seperti ragi yang digunakan untuk menghasilkan etanol, adalah katalis homogen, yang berarti mereka berada dalam fase cair yang sama dengan umpan biomassa. Katalis kimia dapat berupa katalis asam homogen dan heterogen padat. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, sebagian besar jalur untuk produksi biofuel menggunakan katalis kimia. Sementara umat manusia telah menggunakan katalis biologis dalam fermentasi (yaitu produksi etanol) selama ribuan tahun, katalis heterogen telah diterapkan pada jalur produksi biofuel yang banyak hanya baru-baru ini. Katalis kimia berbeda dengan katalis biologi dalam beberapa hal (Tabel 1).

Tabel 1. Perbandingan katalis biologi dan kimia untuk pembuatan biofuel dari lignoselulosa biomassa

Katalis kimia dapat beroperasi pada suhu lebih tinggi secara signifikan dan le

bih dari satu set kondisi yang lebih luas dibanding katalis biologis. Oleh karena itu, waktu tinggal untuk reaksi yang menggunakan katalis biologis diukur dalam satuan hari dibandingkan  menggunakan katalis kimia yang diukur dalam satuan detik atau menit. Katalis biologis sangat selektif untuk kelas reaksi tertentuseperti hidrolisis dan fermentasi. Katalis kimia dapat juga selektif untuk kelas reaksi  tertentu , dan kelas baru reaksi dari katalis kimia akan dikembangkan  untuk digunakan pada bahan baku spesifik yang berasal biomass. Katalis biologis juga lebih mahal dibanding katalis kimia. Misalnya proyeksi Departemen Energi Amerika Serikat menunjukkan bahwa biaya enzim selulase untuk produksi etanol adalah antara $ 0,30-0,50 per galon etanol [EERE 2007]. Sebaliknya, biaya katalis kimia dalam rentang industri perminyakan sekitar $ 0,01 per galon bensin. Mayoritas proses berbasis katalis biologis ini membutuhkan bahan baku yang disterilkan sebelum konversi enzimatik. Sementara tidak ada langkah yang diperlukan untuk sterilisasi pada konversi kimia. Katalis kimia padat dapat didaur ulang, yang berlangsung selama berminggu-minggu dan bahkan bertahun-tahun. Sebaliknya, sulit untuk mendaur ulang katalis biologi karena mereka tidak dapat dengan mudah dipisahkan dari media berair setelah bahan bakar dihasilkan. Selain itu, katalis kimia menyajikan keuntungn untuk biorefineries yang terdistribusi pada skala kecil, yang barangkali tidak mungkin dilakukan untuk proses yang menggunakan katalis biologis secara eksklusif karena kebutuhan untuk scale-up proses untuk membuatnya ekonomis. Walaupun sebagian besar penelitian dalam biofuel sampai saat ini difokuskan pada pengembangan katalis biologis harus ditekankan bahwa biorefineries masa depan mungkin akan menggunakan kombinasi katalis biologi dan kimia untuk membuat biofuel.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: