Energi Terbarukan : Solusi Permasalahan Bangsa

Energi Terbarukan : Solusi Permasalahan Bangsa

Oleh : Isabela Rotua

Energi Terbarukan Pengganti Bahan Bakar Fosil

Setiap kegiatan manusia, mulai dari industri skala pabrik, industri kecil, perkantoran, juga rumah tangga, tidak ada yang terlepas dari energi. Sayangnya, energi yang selama ini kita manfaatkan bersumber dari energi yang tidak terbarukan, bahan bakar fosil. Dengan harga minyak dunia yang terus meningkat tiap tahunnya, Indonesia menuju masa depan yang memprihatinkan dalam pasokan energi. Indonesia mempunyai tugas berat dalam menjaga produksi dan konsumsi energi, serta menjaga stabilitas harga pasar dalam negeri. Berbagai permasalahan tersebut menjadi pemicu untuk mencari sumber energi baru yang mampu menggantikan bahan bakar fosil, dan paling penting bersifat terbarukan. Energi berbasiskan hayati dinilai menarik karena tidak hanya menyediakan energi yang sifatnya terbarukan, tapi juga mengurangi pengrusakan lingkungan.

Apa Itu Biogas?

Kata “biogas” mungkin sudah tidak asing di telinga kita. Biogas adalah salah satu bentuk energi terbarukan berbasis hayati, selain bioethanol dan biodiesel. Biogas dihasilkan dari proses degradasi bahan-bahan organik dalam kondisi lingkungan bebas O2, atau disebut juga kondisi anaerobik. Senyawa penyusun utama biogas yaitu metana (CH4) dan karbondioksida (CO2). Sifat senyawa CH4 yang mudah terbakar di udara bebas inilah yang kemudian dimanfaatkan sebagai sumber energi.

Nilai kalori dari 1 m3 biogas setara dengan setengah liter minyak diesel. Hanya dengan 1 m3 biogas kita dapat menyalakan lampu setara 60 watt selama 7 jam, cukup untuk memasak 3 jenis makanan bagi 1 keluarga beranggotakan 4 orang, bahkan dapat menjalankan lemari es 300 liter selama 3 jam. Biogas juga pengganti minyak tanah yang ideal bagi rumah tangga pedesaan. Selain itu biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk membangkitkan listrik dan menggerakkan pompa-pompa air. Perlu diingat bahwa biogas menghasilkan kadar emisi rendah, menjadikannya ramah lingkungan, dan yang paling penting terbarukan.

Belakangan ini, banyak orang yang sudah mulai memproduksi biogas sebagai energi alternatif. Selain proses pembuatannya yang sudah lebih familiar dibandingkan dengan bioethanol dan biodiesel, pasar biogas di dalam negeri juga lebih menjanjikan. Sayangnya, pengolahan tersebut hanya terbatas pada pengolahan kotoran ternak. Lalu bagaimana dengan orang yang tidak mempunyai hewan ternak? Apa kita wajib mempunyai hewan ternak dulu baru bisa memproduksi biogas? Jawabannya tidak. Alam Indonesia sangat bersahabat, bahkan sebenarnya alam menyediakan sumber yang sangat banyak, salah satu contohnya adalah limbah lignoselulosa.

Ligoselulosa: Alternatif Penghasil Biogas

Fakta-Fakta Pengolahan Limbah Perkebunan di Indonesia

Di negara kita Indonesia, sektor pertanian masih menjadi sektor yang ditekuni masyarakat. Jawa Barat adalah salah satu kawasan pertanian yang cukup menjanjikan di Indonesia. Salah satu sektor pertanian yang paling berkembang di Jawa Barat adalah perkebunan sayur-mayur. Pada masa panen, para petani pergi ke kebun mereka, memanen sayuran, lalu mencabut pohon yang sudah dipanen guna diganti dengan pohon baru. Maksudnya adalah agar terjadi pergantian tanaman agar unsur hara dalam tanah dapat terbarukan. Pertanyaannya adalah apa yang dilakukan petani terhadap limbah biomassa tersebut? Pada umumnya petani hanya mengumpulkan limbah biomassa tersebut lalu dijual kepada petani yang memiliki hewan ternak untuk dijadikan pakan ternak. Masalah selanjutnya adalah tidak banyak petani yang mempunyai hewan ternak. Sisa biomassanya bisa dijadikan kompos untuk lahan perkebunan, tapi sayangnya masih banyak petani yang belum mempunyai pengetahuan yang cukup dalam membuat kompos. Limbah biomassa hanya dicampur dengan tanah dan kotoran ternak lalu dibiarkan beberapa hari. Padahal, tanpa tindakan yang tepat justru membuat pH tanah menurun dan berakibat pada turunnya produktivitas tanaman.

Cara lain yang diambil oleh petani adalah dengan membuang limbah biomassa begitu saja ke TPA setempat. Bayangkan bila untuk satu kawasan perkebunan, berapa banyak lahan kosong yang perlu disiapkan hanya untuk menampung limbah biomassa. Selain menghabiskan lahan, limbah biomassa tersebut akan menghasilkan bau tidak sedap, sarang tumbuhnya penyakit, dan merusak estetika. Lagipula, limbah tersebut lama kelamaan menghasilkan senyawa metana (CH4) yang kemudian lepas ke udara dan berperan dalam peristiwa efek rumah kaca. Padahal, CH4 inilah yang harusnya dimanfaatkan dalam pembuatan biogas.

Limbah biomassa sebenarnya mengandung banyak bahan lignoselulosa. Bahan lignoselulosa merupakan bahan nabati berwujud jarigan kompleks dengan struktur yang sangat rapat, terdiri dari tiga polimer yaitu selulosa (30-50%), hemiselulosa (15-35%), dan lignin (13-30%). Lignoselulosa merupakan blok pembangun utama akar, batang, dahan, ranting, tangkai, serta daun tumbuh-tumbuhan.

Kenapa Limbah Lignoselulosa?

Produksi biogas dari limbah lignoselulosa sangat menarik untuk dikembangkan. Kenapa demikian? Perlu ditekankan bahwa lignoselulosa merupakan senyawa yang paling banyak dihasilkan oleh tumbuhan. Akan sangat bijak bila kita bisa memanfaatkan lignoselulosa untuk memproduksi bioenergi. Keuntungan lainnya yaitu pemanfaatan limbah lignoselulosa tidak bersaing dengan produksi pangan, justru mampu mendukung penyediaan pangan. Mengapa demikian? Limbah lignoselulosa digunakan untuk menghasilkan biogas, di mana kemudian biogas dipakai untuk membangkitkan listrik. Listrik inilah yang kemudian dimanfaatkan untuk mendukung aktivitas, termasuk mendukung produksi penyediaan bahan pangan.

Karena lignoselulosa merupakan penyusun organ-organ tumbuhan, pengembangannya tidak terbatas pada satu jenis tumbuhan tertentu. Ini juga merupakan fakta menarik yang bisa menjawab pengolahan sisa perkebunan sayuran yang sangat beragam di Jawa Barat. Begitu berlimpahnya limbah lignoselulosa, bila diolah secara tepat, dapat menyediakan energi untuk industri, minimal untuk masyarakat sekitar.

Limbah Lignoselulosa Skala Industri

Proses penting yang paling menantang dalam pembuatan biogas dari sisa perkebunan sayuran di Jawa Barat yaitu proses pengumpulan limbah lignoselulosa. Letak perkebunan di Jawa Barat memang luas, namun tersebar di berbagai kawasan. Dalam proses pembuatan biogas dibutuhkan minimal 30 kg limbah lignoselulosa. Kalau dipikir-pikir, usaha yang dibutuhkan untuk mengumpulkan limbah lignoselulosa di tiap daerah sangat besar. Biaya penyediaan energi untuk transportasi bisa-bisa jauh lebih tinggi dari energi yang dihasilkan. Namun hal tersebut tidak menutup kesempatan untuk mengembangkan biogas ini di satu kawasan perkebunan.

Pada umumnya, tiap kawasan perkebunan memiliki TPA masing-masing. Semua limbah lignoselulosa dari tiap kebun sudah dikumpulkan, sehingga akan lebih efisien bila sistem pengolahan limbah dibangun di dekat TPA.

Tantangan lain yang tidak kalah menarik adalah rasio  bahan-bahan lignoselulosa yang relatif tinggi, umumnya  > 90. Nilai ini menunjukkan bahwa kadar N dalam sistem yang menggunakan limbah lignoselulosa sangat rendah. Padahal, senyawa N dibutuhkan oleh bakteri pemroses biogas untuk tumbuh dan berkembang. Tanpa adanya bakteri maka biogas tidak dapat terbentuk. Namun, tidak perlu khawatir. Limbah lignoselulosa bisa tetap digunakan, hanya saja perlu menambahkan jenis limbah dengan rasio  yang rendah, misalnya ampas tahu, atau bisa juga kotoran hewan.

Metode Pengolahan Biogas dari Limbah Lignoselulosa

Hidrolisis, Asidogenesis, dan Metanogenesis.

Pembentukan biogas membutuhkan beberapa tahapan. Tahap pertama adalah tahap hidrolisis. Secara ringkas dapat dikatakan bahwa pada tahap ini terjadi proses penguraian senyawa yang kompleks menjadi senyawa yang sederhana. Berbagai bahan organik (karbohidrat, lipid, protein) didegradasi menjadi senyawa dengan rantai pendek (peptida, asam amino, gula sederhana). Proses ini tidak bisa berlangsung dengan sendirinya. Untungnya bantuan itu diberikan oleh kelompok bakteri hidrolisa, Steptococci.

Lanjut ke tahap kedua yaitu asidogenesis. Asidogenesis adalah pembentukan asam dari senyawa sederhana. Pada tahap ini, senyawa terlarut pada proses hidrolisis, dengan bantuan bakteri Desulfovibrio, diubah menjadi asam-asam lemak rantai pendek yang umumnya asam asetat dan asam format.

Tahap terakhir yaitu metanogenesis, yaitu pembentukan gas metan. Asam-asam lemak yang dihasilkan pada proses asidogenesis diubah menjadi H2, CO2, dan asetat. Tentu saja proses ini membutuhkan bantuan, sama seperti proses-proses sebelumnya. Organisme yang mampu memberikan bantuan tersebut adalah kelompok bakteri pembentuk metan, Methanococcus. Asetat selanjutnya akan mengalami dekarboksilasi dan reduksi CO2, kemudian bersama-sama dengan H2 dan CO2 menghasilkan produk akhir, yaitu metan (CH4) dan karbondioksida (CO2).

Kondisi Optimum: Usaha Menyamankan Bakteri

Pembuatan biogas, setiap prosesnya memanfaatkan bantuan bakteri. Mirip seperti mempunyai hewan peliharaan di rumah, bedanya dalam proses ini kita memelihara bakteri. Kita perlu menciptakan lingkungan yang nyaman agar bakteri dapat hidup dengan nyaman pula, dan mampu menghasilkan gas CH4 secara optimum. Hal yang perlu diperhatikan untuk menjaga kenyamanan tempat hidup bakteri yaitu lingkungan abiotis. Karena proses pembuatan biogas merupakan proses anaerobik, maka biodigester harus dijaga agar tidak mengandung O2. Jika ada O2 maka bisa dipastikan bakteri akan mati.

Hal lain yang juga penting untuk diperhatikan yaitu temperatur. Secara umum terdapat 3 rentang temperatur yang disenangi oleh bakteri, yaitu psikrofilik (optimum pada suhu 20-25°C), mesofilik (optimum pada suhu 30-37°C), dan termofilik (optimum pada suhu 50-55°C). Menjaga temperatur optimum sangat penting bagi pertumbuhan dan perkembangbiakan bakteri.

Tidak cukup hanya menjaga temperatur dan kontak dengan O2, kita juga perlu untuk menjaga derajat keasaman (pH). Bakteri yang digunakan dalam proses metanogenensis berkembang biak secara optimum pada rentang pH 6,8-7,2. Pada pH di bawah 6,4 pertumbuhan bakteri akan terganggu, bahkan dapat meracuni bakteri. Sedangkan untuk bakteri yang digunakan dalam proses hidrolisis dan asidogenesis, rentang pH optimumnya pada 5,5-6,5

Unsur-unsur yang dibutuhkan oleh bakteri untuk dapat tumbuh dan berkembang yaitu N, P, dan S. Hampir semua proses pembentukan biogas menghasilkan H2S, menunjukkan kalau bakteri tidak mengalami kesulitan memenuhi kebutuhannya terhadap senyawa S. Faktor yang paling menentukan yaitu rasio  dari bahan yang digunakan, di mana nilai  yang ideal yaitu pada rentang  sampai . Nilai rasio  yang terlalu rendah dapat menyebabkan akumulasi ammonia sehingga menaikkan pH. Rasio  juga perlu untuk diperhatikan, tapi senyawa P sangat jarang defisit dalam sistem.

Bioenergi? Kenapa Tidak?

Sebenarnya adakah upaya yang bisa ditempuh Indonesia dalam usaha pengembangan biogas? Begitu besar cita-cita pemerintah untuk bisa mengembangkan berbagai sumber bioenergi. Namun, mengingat minimnya anggaran negara kita untuk energi terbarukan, tentu saja banyak orang yang menganggap semua itu hanya mimpi belaka. Banyak orang yang mengatakan bahwa Indonesia hanya bisa menjadi negara pengimpor energi, negara yang hanya bisa bergantung pada negara lain.

Sesungguhnya, justru bioenergi merupakan jawaban dari banyak permasalahan kita. Dengan menerapkan kebijakan baru dan penyediaan dana penelitian di sektor ini, serta terbukanya pasar bioenergi di dalam negeri, pemerintah pasti bisa mencapai target pemenuhan bioenergi tahun 2016 sebesar 20% dan tahun 2025 sebesar 25%. Pengembangan ini juga mampu menciptakan lapangan kerja baru bagi masyarakat. Dengan begitu, daya beli masyarakat akan meningkat, perekonomian negara meningkat, dan kesejahteraan masyarakat pun meningkat.

Lalu apa lagi yang ditunggu? Apa kita mau menunggu sampai persediaan energi fosil kita habis dan negara kehabisan anggaran hanya untuk mengimpor minyak bumi? Mimpi menjadi negara yang besar akan selalu ada selama kita mempunyai harapan, dan harapan itu kini ada di bahu generasi muda. Generasi muda merupakan penentu masa depan bangsa, dan tugas generasi sebelumnya adalah untuk mengarahkan para generasi muda. Indonesia mampu menjadi terang, tidak hanya di Asia, tapi juga di tengah-tengah dunia.

“By acting now we can control our future instead of letting the future control us” (Jimmy Carter).

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *