ALGAE
1. Pendahuluan
1.1 Latar belakang
Tingginya harga minyak mentah dunia mengakibatkan anggaran pemerintah dalam menyediakan subsidi Bahan Bakar Minyak (BBM) meningkat. Bahan Bakar Nabati (BBN) merupakan bahan bakar alternatif yang dapat digunakan sebagai substitusi BBM yang diharapkan dapat mengurangi beban pemerintah tersebut.
Biofeul merupakan bahan bakar yang diperoleh dari sumber daya hayati-nabati yang dapat diperbaharui baik dari hewan maupun tumbuh-tumbuhan. Pemanfaatan bahan nabati untuk pembuatan biofeul saat ini pada umumnya masih memanfaatkan keanekaragaman sumber daya nabati yang terdapat di darat. Pencarian bahan nabati untuk pembuatan biofeul dilakukan dengan mengidentifikasi keberadaan lemak dan karbohidrat dalam tumbuhan dan hewan, dan salah satu jenis tumbuhan yang bisa diidentifikasi memiliki kandungan zat tersebut adalah alga hijau biru
Hal yang menarik untuk mengembangbiakan alga adalah mampu menangkap karbon, menghasilkan biofuel, pembangkit listrik, dan gas buang indutri lain yang digunakan dalam foto bio-reaktor untuk budi daya alga. Alga dapat dimodifikasi secara genetik agar memiliki kandungan gula tinggi dan tepung atau kandungan minyak lipid yang tinggi. Gula dan tepung ini dapat diekstrak dan digunakan sebagai bahan baku untuk menghasilkan biofuel. Minyak lipid dapat diekstrak menggunakan proses penekanan dan dialihkan menjadi bio-diesel, bio-massa diesel, dan bahan bakar bio-jet. Menambahkan perkebunan alga ke dalam fasilitas yang memiliki sumber CO2 akan sangat menguntungkan.
Penelitian menunjukkan alga mampu menghasilkan hingga 60% biomassa dalam bentuk minyak. Mikroalga mampu menghasilkan biomassa dalam jumlah besar dan minyak yang dapat digunakan baik dalam produksi dalam skala besar seperti pada kolam sekala besar atau alga foto-bioreaktor. Minyak ini dapat dialihkan menjadi biodiesel yang dapat dijual. Biomassa dapat digunakan untuk memproduksi biogas menjadi metana untuk menghasilkan listrik. Semakin efisien prosesnya semakin besar keuntungan yang didapatkan oleh perusahaan. Produksi regional dan pengolahan microalga menjadi biofuel akan menyediakan keutungan ekonomi baik sekla besar maupun untuk skala kecil dengan prioritas mandiri energi nasional.
1.2 Tujuan
Tujuan dari penyusunan makalah ini ialah untuk mengetahui sejuah mana alga sebagai alternatif bahan bakar nabati di Indonesia dapat berkembang dan mampu dioptimalkan oleh pemerintah dalam skala besar maupun kecil untuk menuju program mandiri energi nasional dan mengurangi ketergantungan terhadap energi fosil.
2. Pembahasan
2.1 Alga dari aspek biologi
Alga ialah kelompok tumbuhan yang berklorofil yang terdiri dari satu atau banyak sel dan berbentuk koloni. Di didalam alga terkandung bahan-bahan organik seperti polisakarida, hormon, vitamin, mineral, dan juga senyawa bioaktif. Sejauh ini pemanfaatan alga sebagai komoditiperdagangan atau bahan baku industri masih relatif kecil jika dibandingkan dengan keanekaragaman jenis alga yang ada di Indonesia. Padahal komponen kimiawi yang terdapat dalam alga sangat bermanfaat bagi bahan baku industri makanan, kosmetik, farmasi dan lain-lain.
Ganggang hijau / Chlorohyta ialah salah satu klas dari ganggang berdasarkan zat warna atau pigmentasinya. Ganggang hijau ada yang bersel tunggal dan ada pula yang bersel banyak berupa benang, lembaran atau membentuk koloni spesies ganggang hijau yang bersel tunggal ada yang dapat berpindah tempat, tetapi ada pula yang menetap.
Algae hijau ialah kelompok terbesar dari vegetasi algae. Algae hijau berbeda dengan devisi lainnya karena memiliki warna hijau yang jelas seperti tumbuhan tingkat tnggi karena mengandung pigmen klorofil a dan klorofil b lebih dominan dibandingkan karoten dan xantofit. Algae berperan sebagai produsen dalam ekosistem. berbagai jenis algae yang hidup bebas di air terutama tubuhnya yang bersel satu dan dapat berperan aktif ialah penyusun fitoplankton. sebagaian besar fitoplankton ialah anggota algae hijau, pigmen klorofil yang dimilikinya efektif melakukan fotosintesis sehingga algae hijau ialah produsen utama dalam ekosistem perairan.
Ganggang hijau ialah golongan terbessar diantara ganggang dan sebagian besar hidup di air tawar, beberapa diantaranya hidup di air laut dan air payau. Pada umumnya melekat pada batuan dan seringkali muncul apabila air menjadi surut. Jenis yang hidup diair tawar, bersifat kosmopolit, terutama hidup di tempat yang cahayanya cukup seperti kolam, danau, genangan air, Alga hijau ditemukan pula pada lingkungan semi akuatik yaitu pada batu-batuan, tanah lembab dan kulit batang pohon yang lembab. Beberapa anggotanya hidup di air mengapung atau melayang, sebagian hidup sebagai plankton. Beberapa jenis ada yang hidup melekat pada tumbuhan atau hewan.
Beberapa contoh alga hijau yang sering ditemukan dikolam anatara lain :
a. Chlorophyta bersel tunggal tidak bergerak
Contoh :
1. Chlorella
Organisme ini banyak ditemukan sebagai plankton air tawar. Ukuran tubuh mikroskopis, bentuk bulat, berkembang biak dengan pembelahan sel. Peranannya bagi kehidupan manusia antara lain, digunakan dalam penyelidikan metabolisme di laboratorium. Juga dimanfaatkan sebagai bahan obat-obatan dimasukkan dalam kapsul dan dijual sebagai suplemen makanan dikenal dengan “Sun Chlorella”. Pengembangannya saat ini di kolam-kolam.
2. Chlorococcum
Tubuh bersel satu, tempat hidup air tawar, bentuk bulat telur, setiap sel memiliki satu kloroplas bentuk mangkuk. Reproduksi dengan membentuk zoospora (secara aseksual)
b. Chlorophyta bersel tunggal dapat bergerak
Contoh : Chlamidomonas
Bentuk sel bulat telur, memiliki 2 flagel sebagai alat gerak, terdapat 1 vacuola, satu nukleus dan kloropas. Pada kloropas yang bentuknya seperti mangkuk terdapat stigma (bintik mata) dan pirenoid sebagai tempat pembentukan zat tepung. reproduksi aseksual dengan membentuk zoospora dan reproduksi seksual dengan konjugasi.
c. Chlorophyta berbentuk koloni tidak bergerak
Contoh : Hydrodictyon
Hydrodictyon banyak ditemukan didalam air tawar dan koloninya berbentuk seperti jala. Ukuran cukup besar sehingga dapat dilihat dengan mata telanjang. Reproduksi vegetatif dengan zoospora dan fragmentasi. Fragmentasi dilakukan dengan cara melepas sebagian koloninya dan membentuk koloni baru. sedangkan reproduksi generatif dengan konjugasi.
d. Chlorophyta berbentuk koloni dapat bergerak
Contoh : Volvox
Volvox ditemukan di air tawar, koloni berbentuk bola jumlah antara 500 -5000 buah. Tiap sel memiliki 2 flagel dan sebuah bintik mata. Reproduksi aseksual dengan fragmentasi dan seksual dengan konjugasi sel-sel gamet.
Gambar 1. Alga dengan koloni bergerak
e. Chlorophyta berbentuk benang
Contoh :
1. Spyrogyra
Gangguan ini didapatkan disekitar kita yaitu diperairan. bentuk tubuh seperti benang, dalam tiap sel terdapat kloroplas berbentuk spiral dan sebuah inti. Reproduksi vegetatif dengan fragmentasi, sedangkan reproduksi seksual dengan konjugasi. adapun langkah-langkah konjugasi antara lain. Dua benang saling berdekatan, sel yang berdekatan saling membenuk tonjolan. Ujung kedua tonjolan yang bersentuhan saling melebur membentuk saluran konjugasi. Lewat saluran itu terjadilah aliran protoplasma dari satu sel ke sel yang lain. kedua plasma melebur, disebut peristiwa plasmogami dan segera diikuti oleh pelburan inti yang disebut kariogami. Hasil peleburan membentuk zigospora diploid. zigospora mengalami meiosis dan ditempat yang sesuai berkembang menjadi benang spirogyra baru yang haploid.
2. Oedogonium
Ganggang ini berbentuk benang, ditemukan di air atawar dan melekat di dasar perairan. reproduksi vegetatif dilakukan oleh setiap sel menghasilkan sebuah zoospora yang flagela banyak. Reproduksi generatif ialah salah satu benang membentuk alat kelamin jantan (antiridium) dan menghasilkan gamet jantan (spermatozoid). Pada benang yang lain membentuk alat kelamin betina yang disebut oogonium. Oogonium akan menghasilkan gamet betina (ovum). Sperma tozoid membuahi ovum dan terbentuk zigot. Zigot akan tumbuh membentuk individu.
f. Chlorophyta berbentuk lembaran
Contoh :
1. Ulva
Ganggang ini ditemukan di dasar perairan laut dan menempel di dasar, bentuk seperti lembaran daun. berkembang bial secara vegetatif dengan menghasilkan spora dan spora tumbuh menjadi Ulva yang haploid (n), Ulva haploid disebut gametofit haploid. Kemudian secara generatif menghasilkan gamet jantan dan gamet betina. Pertemuan gamet jantan dan gamet betina akan menghasilkan zigot (Z2n). Zigot berkembang menjadi Ulva yang diploid disebut sporofit. Selanjutnya sporofit membentuk spora yang haploid setelah mengalami meiosis. Selanjutnya mengalami mitosis dan menghasilkan gametofit haploid.
2. Chara
Chara hidup di air tawar terutama melekat pada batu-batuan. Bentuk talus seperti tumbuhan tinggi, menyerupai batang, yang beruas-ruas dan bercabang-cabang, berukuran kecil. Pada ruasnya terdapat nukula dan globula. Di dalam nukula terdapat arkegonium dan menghasilkan ovum. Di dalam globula terdapat anterodium yang memproduksi spermatozoid. Spermatozoid akan membuahi ovum dan menghasilkan zigospora yang berdinding sel. Pada reproduksi secara vegetatif dilakukan dengan cara fragmentasi. Jenis ganggang hijau biru bersel satu ialah vegetasi perintis, hal ini karena ganggang tersebut mampu/dapat mengawali kehidupan sebelum organisme lainnya dapat hidup di suatu tempat. Sejumlah ganggang hijau biru berfilamen (bentuk benang) dapat mengikat nitrogen (N2) bebas dari atmosfer dan diubah menjadi amoniak (NH3). Hal ini dilakukan juga di dalam heterokista, sehingga dapat berperan dalam proses menyuburkan tanah.
3. Nostoc
1. Perendaman sawah selama musim hujan mengakibatkan Nostoc tumbuh subur dan memfiksasi N2 dan udara sehingga dapat membantu penyediaan nitrogen yang digunakan untuk pertumbuhan padi.
Anabaena azollae
2. Hidup bersimbiosis dengan Azolla pinata (paku air). Paku air mendapat keuntungan berupa amonia hasil fiksasi nitrogen oleh Anabaena azollae.
Spirullina
3. Ganggang ini mengandung kadar protein yang tinggi, sehingga dijadikan sumber makanan
2.2 Alga Hijau sebagai penghasil biofuel
Hanya kira-kira 10% dari 7000 spesies alga hijau (Divisi Chlorophyta) ditemukan dilaut, selebihnya diair tawar. Dikenali dengan warna hijau rumput yang dihasilkan adanya klorofil a dan b yang lebih dominan dibanding pigmen lain. Pigmen-pigmen terdapat dalam plastid dan sangat tahan terhadap cahaya panas. Dinding sel lapisan luar terbentuk dari bahan pektin sedangkan lapisan dalam dari selulosa. Contohnya : Entermorpha, Caulerpa, Halimeda dan Spirulina.
Spirulina ialah salah satu jenis alga hijau biru, seringkali ditemukan pada air payau yang bersifat alkalis. Berdasarkan tempat asalnya, terdapat dua jenis Spirulina yaitu Spirulina yang tumbuh di Meksiko dikenal dengan Spirulina maxima dan Spirulina yang tumbuh di Afrika dikenal dengan Spirulina platensis. Spirulina platensis termasuk alga hijau biru yang mempunyai panjang 50-500 mikiron dan lebar 8-10 mikron. Alga S.platensis berbentuk spiral dan memiliki sel yang tipis serta tidak berselaput inti. Sel S.platensis mengandung kloroplas, kromatophora dan pigmen yang tersebar dalam sitoplasma. Jenis alga S.platensis yang berukuran kecil mempunyai diameter sel 1-3 mikron dengan sitoplasma homogen. Tubuh Spirulina disebut trichome uniseluler, kemudian potongan kecil trichome yang terlepas dari filamen yang baru. Proses reproduksi yang terjadi pada alga Spirulina ialah dengan cara aseksual. Filamen yang telah masak putus beberapa bagian membentuk sel baru yang bentuknya biconcave selanjutnya bagian ini membentuk koloni sel yang terdiri dari 2-4 sel dan memisahkan diri dari filamen induk menjadi filamen baru. Sel-sel dalam filamen baru kemudian bertambah jumlahnya, sitoplasma menjadi granular, warna sel menjadi hijau biru cerah dan ukuran filamen bertambah panjang. Budidaya Spirulina diperlukan penambahan mineral seperti karbon, nitrogen, sulfur, potassium, posfor, magnesium, dan kalsium. Spirulina dapat ditumbuhkan dengan menggunakan larutan hasil pembusukan kotoran hewan atau hasil buangan dari proses pembuatan biogas dengan bahan baku kotoran hewan sebagai sumber nutrien anorganik. Pemanenan alga Spirulina platensis dapat dilakukan dengan cara meyaring alga tersebut dengan menggunakan saringan kain nylon yang berukuran 60-70 mesh. Air hasil penyaringan dapat digunakan lagi untuk budidaya Spirulina platensis dengan penggunaan ulang sebanyak 2-3 kali. Alga Spirulina platensis yang diperoleh dari hasil pemanenan dapat dikeringkan dengan cara penjemuran dibawah sinar matahari pada suhu 32-35 oC selama 6-8 jam, atau dengan alat pengering modern misalnya oven pada suhu 80-90 oC selama 4-6 jam. Protein dari S.platensis kering dapat mencapai lebih dari 60% . kandungan vitaminnya tinggi terutama vitamin B12.
Protein S.platensis nialainya masih rendah dibandingkan protein daging atau susu tetapi lebih tinggi protein nabati termasuk legumes dan beberapa jenis alga lain seperti Uronema sp. dan Coelasatrum sp. Lipida Spirulina platensis telah dianalisa dan ditemukan kaya akan asam lemka jenuh. Salah satu jenis yang utama ialah asam linoleat yang mencapai 20% total lipida. Alga tersebut juga mengandung asam amino yang cukup lengkap. Asam amino ialah komposisi nutrisi penting yang mempengaruhi tingkat kelangsungan hidup larva ikan laut pada stadia awal hidupnya. Larva ikan mendapatkan suplai asam amino dalam jumlah besar dengan mengkonsumsi plankton pada saat awal makannya. Pakan alami seperti fitoplankton dan zooplankton mengandung asam amino meskipun kandungan spesifiknya bervariasi. Komposisi asam amino Spirulina platensis.
2.3 Biofuel dan perkembangannya
Biofuel ialah bahan bakar yang berasal dari minyak nabati, baik berupa biodiesel, bioetanol, maupun bio-oil. Biodesel dalam unsur kimianya ialah alkil ester (metil, etil, isopropyl, dan sejenisnya) berasal dari asam-asam lemak, biasanya, biodiesel dihasilkan dari minyak kelapa sawit, minyak biji jarak, dan sebagainya. Biodiesel umumnya dibuat melalui reaksi metabolisis atau etanolisis minyak lemak nabati atau hewani dengan alkohol (metanol/etanol). Karena memiliki sifat fisika dan kimia yang mirip dengan BBM alternatif yang memiliki potensi besar untuk memenuhi sebagian kebutuhan BBM Diesel.
Adapun karakteristik dari biodiesel ialah sebagai berikut :
1. Menurunkan tingkat opasitas asap
2. Menurunkan emisi gas buang
3. Memiliki sifat pelumas yang lebih baik dari BBM fosil
4. Bila dicampurkan dengan BBM diesel dapat meningkatkan biodegradasibility hingga 500%
5. Mirip dengan BBM diesel, sehingga penggunaanya tidak memerlukan modofikasi mesin
6. Tidak mengandung senyawa aromatik atau nitrogen
7. Hanya mengandung sulfur dengan kadar kurang dari 15 ppm.
8. Lebih efisien dalam pembakaran, karena mengandung 11% berat oksigen.
Sebagai bahan bakar cair, biodiesel sangat mudah digunakan dan dapat langsung dimasukkan ke dalam mesin diesel tanpa perlu memodifikasi mesin. Selain itu, dapat dicampur dengan solar untuk menghasilkan campuran biodiesel yang ber-cetane lebih tinggi. Menggunakan biodiesel dapat menjadi solusi bagi Indonesia untuk mengurangi ketergantungan pada impor bahan bakar solar sebesar 39,7%. Biodiesel pun sudah terbukti ramah lingkungan karena tidak mengandung sulfur. Apabila Biodiesel memiliki banyak kemiripan dengan BBM diesel, lain halnya dengan bioetanol. Bioetanol memiliki banyak kemiripan dengan bensin. Bioetanol dihasilkan dari sumber nabati dari tumbuhan bergula, berselusa, atau berpati seperti tetes tebu, nira, sorgum, nira nipah, singkong, ubi jalar dan lain-lain.
Karateristik bioetanol ialah sebagai berikut :
1. Memiliki angka oktan yang tinggi
2. Mampu menurunkan tingkat opasiti asap, emisi partikulat yang membahayakan
kesehatan dan emisi CO dan CO2
3. Mirip dengan bensin, sehingga penggunaanya tidak memerlukan modifikasi mesin.
4. Tidak mengandung senyawa timbal
Sebagai salah satu bahan bakar alternatif, gasohol dengan porsi bioetanol hingga 20 persen bisa langsung digunakan pada mesin otomotif berbahan bakar bensin tanpa menimbulkan masalah teknis dan sangat ramah lingkungan. Kadar karbonmonoksida (CO) dari hasil uji pada rpm 2.500, untuk gasohol 20 % tercatat 0,76 % gas CO, sedangkan premium mencapai angka 3,66 % dan Pertamax 2,85 %.
Proses dasar pembuatan etanol dari tumbuh-tumbuhan dalam skala besar ialah dengan menggunakan mikroba (ragi/yeast) yang mampu memfermentasikan gula yang terkandung didalamnya, setelah proses fermentasi terjadi, gula kemudian mengalami proses distilasi, dehidrasi dan denaturisasi sebagai tahap akhir, namun demikian ada beberapa jenis tanaman yang memerlukan proses tambahan pada saat fermentasi, yaitu proses hidrolisasi agar gula dapat berubah menjadi karbohidrat.
Krisis bahan bakar yang sejak lama telah diprediksi membuat sejumlah peneliti, dengan kondisi seperti ini hasil penelitiannya yang bertahun-tahun dapat dikembangkan. Balai Besar Teknologi Industri Pati (B2TP) BPPT telah mengembangkan Gasohol BE-10 untuk bahan bakar bensin. Ethanol berasal dari alkohol yang strukturnya sama dengan bir atau minuman anggur. Untuk membuat alkohol dilakukan melalui proses fermentasi dari bahan baku tumbuhan yang mengandung karbohidrat tinggi, seperti ketela pohon. Banyak ragam jenis energi yang dapat masuk kategori biofuel misalnya, biomassa, bioenergy dari sampah, minyak goreng bekas, biodiesel, bioalcohols, biogas (yang menafaatkan kotoran hewan maupun manusia), solid biofuels, syngas (synthetic gas-gas buatan) dan masih banyak lagi jenisnya.
Sedangkan bio-oil ialah biofuel yang berasal dari minyak nabati (straight vegetable oil) dan biomass yang diproses secara termokimia melalui pencairan langsung atau pirolisis cepat. 10 biomass berasal dari sisa metabolisme makhluk hidup, limbah industri atau rumah tangga yang dapat di daur ulang, misalnya kayu, gabah jerami, kotoran hewan bahkan sisa-sisa makanan. Bio-oil dapat juga digunakan sebagai pengganti minyak tanah dan minyak bakar.
2.4 Prosesing alga sebagai sumber energi terbaharukan
Pengembangan energi yang bersal dari alage sudah banyak dikembangna di beberpa negara seperti di Cina, kanada dan amerika. Pengunaan bahan bakar fosil berdasar penelitiana secara langsung akan meningkatkan pemansan global karena CO 2 yang dihasikan akan meningkatkan efek gas rumah kaca. Sedangkan pengunaan biomassa diketahui dapar menurunkan emisi CO 2. Sumber energi yang dimaksud salah satunya ialah alga.
Alga ialah bahan yang mempeunyai efisiensi fotosintetik terbesar dibandingkan biomassa lainya. Karenanya ekstrak minyak alga secara sefiien maka dapat mengantikan bahan bakar fosil. Penyerapan CO 2 oleh alga diharapkan dapat mengurangi krisis energi. Mengingat bahwa CO 2 ialah sumber pertumbuhan ganggang. Dengan menunakan alga selain CO 2 dalam udara dapat dikurangi dengan konversi biologi atau thermokimia akan diperoleh minyak. Algae mengdung lipid dan asam lemak sebagai komponen membran, storage product dan metabolites dan sumber energi.
Keuntungan pengembangan algae sebagi sumber biomassa ialah ganggang dianggap suatu sistem biologi yang sangat efisien dalam memanfaatkan energi matahari untuk memperoduksi senyawa organik. Gangagang adalah tanaman nonvascular, kurang mereproduksi organ-organ kompleks. Banyak spesies ganggang yang menghasikan komponen yang berharga secara komersial seperti protein, karbohidrat, lipid dan pigmen. Ganggang ialah mikroorganisme yang mengalami pemecahan sel secara sederhana. Ganggang dapat tumbuh di air laut atau tawar. Ganggang dapat beradaptasi dari berbegai tingkat operasional. Ganggang adalah tumbuhan yang mengandung minyak tinggi. Ia dapat menghasilkan 100.000 liter minyak per ha per tahun. Sementara sawit kelapa jarak dan bunga matahari masing masing hanya 5.950, 2.689, 1.413 dan 952 liter perha per tahun.
Ada 3 produk utama bahan bakar biomassa yaitu methan, ethanol dan biodisel. Sebenarnya masih ada yang ke empat yaitu pembakaran langsung terhadap ganggang mengahsikan uap untuk listrik. Beberapa macam ganggang mempunyai kandungan minyak melebihi 80% dari berat kering biomassanya. Dan ada yang mempunyai minyak 15-40 % dari berat kering, sementara kelapa sawit hanya 50%, kopra 60% dan bunga matahari 55%. Alga kadar minyak sendiri mencapai 64,4 % dari total lipid.
Konfersi energi biomassa menjadi minyak ialah dengan metode biokimia, trhermokimia dan pembakaran langsung. Konversi biokimia lebih lanjut dapat dibagi menjadi fermentasi, aerobic digestion, bioelectrochemical fuel cells dan menguanakan metabolisme dari organisme. Konversi thermokimia dapat dibagi menjadi gasifikasi, pirolisa dan liquefection. Maun demikian perlu diketahui bahwa alage memiki jumlah air yang banyak mencapai 80 -90 % untuk itu tidak semua metode proses konversi energi dari biomassa dapat dipakai terhadap bahan ini. Misalnya pada pembakaran secara langsung akan baik bila kandungan air dibawah 50%. Kandungan air yang tinggi hanya cocok untuk konversi secara biologi.
2.4.1 Budidaya alga
Ganggang dapat dibudidayakan dalam berbagai sistem. Untuk sekala kecil atau sekala laboratorium, budidaya menguanakan fermentor atau fotobiorekator. Atau tangki air berbentuk kotak. Fermentor menguankan lampu fluoresen sebgai penganti sumber sinar matahari.
Keuntungan dari fotobioreaktor adalah dapat menyerap panas matahari dan mengurangi kontaminasi. Untuk yang berskala besar, mikroalgae dapat ditumbuhkan pada sistem kolam terbuka atau tertutup. Yang termasuk kolam terbuka alami adalah danau, situ, parit dan kolam terbuka buatan misalnya kolam atau kontainer. Yang sering digunakan adalah shallow big ponds, tanki, kolam melingkar (circutarponds) dan kolam pacu (raceway ponds).
Tubular photobioreactor adalah tipe yang cocok dipasang diluar rumah. Tubular photobloreactors biasanya tarbuat dari gelas atau plastik transparan dan airnya disirkulasi dengan pompa atau sistem hembusan udara. Tubular photobioreactors mempunyai keuntungan yaitu dapat didirikan pada tempat terbuka, dapat dioperasikan dengan konsentrasi biomassa yang tinggi dan terjaga dari kontaminan dari udara lingkungan dan dapat memproduksi biomassa ganggang dalam skala industri. Tabung solar co/tecforbiasa-nyaber diameter sekitar 0.1 m atau kurang. Diameter labung dibatasi karena sinar tidak dapat menembus terlalu dalam pada ganggang yang tebal dan
Produktivitas bio rekator yang tinggi. Tabung gelas atau plastik yang dipasang berdiri dapat diganti dengan selang plastik yang dililitkan pada rangka dan membentuk helical
coil tubular photobioreactor.
2.4.2 Panen dan prosesing
Ganggang dapat dipanen menggunakan microscreens, sentrifugasi, atau dengan cara penggumpalan (flocculation). Alumtian ferric chioride adalah bahan kimia untuk penggumpalan ganggang saat panen. Bahan penggumpa lain adalah chitosin, Panen dengan bahan penggumpal dianggsp metoda yang mahal pada skala industri, Cara yang lebih murah adalah dengan menghentikan asupan C02 sehingga mikroalgae akan menggumpal sendiri. Hal ini disebut dengan auto-flocculation. Ganggang yang akan diproses dengan cara liquefaction dapat dipanen dengan separator sentrifugal.
Minyak dari ganggang dapat diekstrak dengan beberapa cara.
Minyakdariganggangdapatdiekstrak dengan beberapa cara.
1). Ganggang dikeringkan dan di press.
2). Minyak dapat diekstrak dengan bahan kimia seperti benzene, ether atau heksan
Metoda ini dapat dikombinasikan dengan press dingin. Kombinasi proses tersebut dapat mengeluarkan lebih dari 95% total minyak yang ada dalam ganggang. Ekstrak dengan enzim. Osmotic shock adalah mengurangi tekanan osmotik dengan tiba-tiba; dimana hal ini dapat menyebabkan rusaknya sel.
Pada metoda superkritikal. CO, dicairkan dengan tekanan dan pernanasan sampai titik dimana material bersifatcairdangas. Fluida yang dicairkan kemudian bertindak sebagai pelarutdalam mengekstrak minyak. Minyak dan ganggang dapat juga di ekstrak dengan metoda lain. Ganggang di hancurkan dengan alat menjadi bubuk dan dikeringkan selama 20 menit pada 80°C dalam inkubator untuk menghilangkan air. Heksan dan pelarut ether lainnya dicampur dengan bubuk ganggang dan diekstrak menjadi minyak: kemudian dicarnpur selama 24 jam untuk pengendapan. menjadi bubuk dan dikeringkan selama 20 menit pada 80°C dalam inkubator untuk menghilangkan air. Heksan dan pelarut ether Jainnya dicampur dengan bubuk ganggang dan diekstrak menjadi minyak. kemudian dicarnpur selama 24 jam untukpengendapan.
2.4.3 Konversi Thermokimiawi
Gasifikasi
Gasifikasi adalah proses yang berlangsung pada temperatur tinggi (800-900°C) dan oksigen yang terbatas, namun ada juga yang beroperasi pada suhu rendah. Peneliti Elliot mengembangkan metoda gasifikasi katalitik temperatur rendah dengan kandungan airyang sangat tinggi. Biomassa dengan kandungan air yang sangat tmggi dapat digasifikasi secara langsung menjadi gas methan tanpa pengeringan lebih dulu. Jika ditambah dengan nitrogen maka akan menjadi amonia selama terjadi reaksi,
Liquefactton
Mikroalgae hasil panen dengan sentrifugasi akan mempunyai kandungan air yang tinggi sehingga cocok untuk bahan baku proses liquefaction. Skematis proses liquefaction, Liquefaction terjadi pada temperatur 300°C dan tekanan 10 MPa tanpa pengurangan gas hidrogen dan atau karbon monoksida. Liguefaction dilakukan di dalam autoclave staintess steel yang dilengkapi dengan pengaduk. Ganggang dimasukkan ke reaktor kemudian diikuti dengan gas nitrogen dan dipanaskan pada temperatur tertentu. Suhu dijaga konstan seiama 5 sampal 60 rnenit dan diikuti dengan proses pendinginan. Hasil reaksi diekstrak dengan dichloromethane untuk memisahkan fraksi minyak. Hasil ekstraksi dipisahkan dan diuapkan pada suhu 35°C dibawah pengaruh tekanan rendah dar menghasilkan material lunak berwama coklat gelap lunak (dark-brown viscous). Hasil ekstrak tersebut kemudian difiltrasi
Pirolisa
Pirolisa adalah proses merubah biomassa menjadi bahan bakar dengan cara pembakaran pada kondisi sangat minim udara dengan suhu sekitar 500°C dan diberi katalisator, mempunyai laju pemanasan yang tinggi (103-104 K/s) dan waktu tinggal gas yang sangat pendek untuk merusak rantai molekul sehingga rnenjadi pendek dan kemudian didinginkan dengan cepat.
Proses pirolisa ada yang berjalan lambat dan ada pula yang berjalan cepat. Keuntungan proses yang berjalan cepat adalah diperoleh bahan bakar cair secara langsung dan efisiensi konversi sampai 80%.
Hidrogenasi
Hidrogenasi adalah reaksi kimia yang terjadi dengan penambahan hidropen (H2) dan menggunakan katalisator. Proses hidrogenasi ganggang dapat dilakukan dengan suhu dan tekanan tinggi. Pada proses ini ada tiga fase bahan yaitu fase gas {hidrokarbon dan hidrogen}, fase cair (campuran pelarut dan produk cair), fase padat (ganggang dan katalis).
2.4.4 Konversi Biokimia
Fermentasi
Fermentasi ganggang dapat menghasilkan ethanol. Adapun tahapan prosesnya adalah budidaya mikroalgae, pemanenan, slurry preparation, fermentasi, dan proses separasi ethanol. Peneliti lain memproduksi ethanol dengan fermentasi dalam kondisi gelap terhadap ganggang laut hijau Chlorococcum littoraie. Pada kondisi gelap dan anaerobic. 27% cellular starch dikonsumsi selama 24 jam pada 25°C. Cellular starch didekornposisi lebh cepat pada suhuyang lebih tinggi dan akan diperoleh ethanol, asetat, hidrogen dan karbon dioksida. Praduktivitas makslmum ethanol adalah 450 µmol/g-berat kering pada suhu 30°C.
Transesterifikasi
Transesterifikasi adalah reaksi lemak atau tninyak dengan alkohol dan membentuk ester dan gliserol atau gliserin. Untuk reaksi biasanya diberi katalisator asam atau basa, homogen atau heterogen. Hasil trans sertifikasi ialah biodisel. Agar supaya diperoleh produksi yang tinggi. Alkohol yang digunakan harus dalam jumlah yang berlebih. Proses produksi biodiesel adalah relatif mudah. Beberapa situs mengajarkan cara pembuatannya, misalnya journey to forever, biodiesel technologies India dan dangerous laboratories . Skematis proses produksi biodiesel pada langkah pertama adalah pengurangan kadar air dari minyak dengan cara peningkatan temperatur minyak sampai 120°C selarfia beberapa menit Setelah itu, minyak didinginkan. Bersamaan dengan itu, melalukan pencampuran sodium hidroksida dan methanol, dengan cara pengadukan sampai menjadi larutan sodium methoksida. Minyak dipanaskan kembali sampai sekitar 60°C dan kemudian larutan sodium methoksida dicampurkan ke minyak dan diaduk selama 30 menit. Setelah selesai pengadukan, biarkan larutan menjadi dingin dan mernisah. Proses separasi berlangsung sekitar 15-60 menit. Methil ester (ME) atau biodiesel akan berada di lapisan atas, glisenn akan berada di bagian bawah. Tahap terakhir ialah pencucian penegringan dan pengujian kualitas.
KESIMPULAN
Ganggang adalah sumber energi terbarukan yang sangat potensial dalam penyerapan CO2. Ganggang dapat dibudidayakan datam photobioreaktor atau ditempat terbuka (open onds). Produksi algae pertahun (yield) minyak tertinggi dibanding dengar hasil perkebunan lainnya seperti kelapa. sawit, jarak dan bunga matahari. Kadar minyak ganggang 15-40% berat kering, tetapi ada juga yang sampai 80%. Kandungan minyaknya dapat diperkirakan sekitar 64.4% dari komponen lipid total. Untuk mengekstrak minyak, dapat dilakukan dengan berbagai metoda.
DAFTAR PUSTAKA
Amin, sardimin. 2009. Mikroalgae sebagai sumber energi terbarukan yang ramah
lingkungan. BPPT Jakarta. Jurnal teknik lingkungan. 10 (1): 42-53
Anonymous. 2011. Oilgae Comprehensive Report. A5C, Anugraha, 41
Nungambakkam High Road Chennai. India
Benemann R. John. 2008. Overview: Algae Oil to Biofuels. NREL-AFOSR Workshop,
Algal Oil for Jet Fuel production. Arlington
Gao Yihe, Gregor Chapin, Liang Yuanjie, Tang Dawei and Tweed Caitlin. 2009.
Algae Biodiesel A Feasibility Report. BPRO 29000
Mulbry Walter, Kondrad Shannon, Luthria L. Devanand, Buyer Jeffrey. 2009.
Optimization of an Oil Extraction Process for Algae from the Treatment of Manure Effluent. J Am Oil Chem Soc (2009) 86:909–915
Tudor Vieru. 2009. How to Turn Algae into Biofuel. Softpedia
www.wikipedia.com/algaebioful.
www.oilgae.com/ref/report/pay.html
