Direkomendasikan oleh: Aisyah Adiva (Archaea’21) dan Nadia Shafa (Archaea’21)
Efek dari peningkatan emisi gas rumah kaca dan semakin menipisnya cadangan bahan bakar fosil memberikan urgensi terhadap penelitian sumber energi terbarukan dengan produksi yang mudah serta biaya yang rendah. Salah satu solusinya yaitu penggunaan biodiesel sebagai bahan bakar alternatif berkelanjutan dari berbagai sumber biologi. Penelitian terfokus pada produksi biofuel dari mikroalga memberikan inovasi dengan berbagai teknologi seperti fotobioreaktor dan sistem kolam terbuka yang bertujuan untuk membudidayakan jumlah mikroalga secara efisien. Pemanfaatan ekstraksi lipid dari mikroalga akan menghasilkan biodiesel yang hemat biaya dan berkelanjutan dengan menggunakan metode pengembangan lebih lanjut untuk mewujudkan potensi penuh dari mikroalga sebagai biodiesel.
Nah, kita kenalan dulu dengan alga!
Alga merupakan organisme fotosintetik yang memiliki diversitas serta berbagai perbedaan habitat pertumbuhan. Alga diklasifikasikan berdasarkan sumber energi, warna pigmen, ukuran, sel, pergerakan, dan habitat. Umumnya, alga merupakan produsen utama pada ekosistem perairan yang memanfaatkan energi matahari dan nutrisi pada air untuk melakukan fotosintesis dengan mengonversi karbon dioksida menjadi bahan organik yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi bagi berbagai organisme.
Bagaimana cara kultivasi mikroalga?
Sebagai organisme fotosintetik, terdapat berbagai cara kultivasi berdasarkan tingkat pertumbuhan dan potensi produktivitas budidaya berkelanjutan. Budidaya mikroalga dapat dilakukan dengan media yang tepat berdasarkan komposisi kandungan nitrogen dan fosfor serta berbagai mineral yang disesuaikan dengan jenis mikroalga yang digunakan. Umumnya, mikroalga dapat tumbuh optimum pada suhu 20–30 °C, dengan intensitas cahaya 2000 – 4000 lux dengan perbandingan terang:gelap (12:12/8:16), dengan konsentrasi CO2 2%-10%, pH 7 – 9, salinitas 10-30 g/L, dan nutrisi optimum pada nitrogen, fosfor, kalium, serta mikronutrien.
Kultivasi mikroalga berdampak positif terhadap pengurangan polusi karbon dioksida pada lingkungan karena adanya proses fotosintesis. Selain itu, kultivasi mikroalga juga akan menghasilkan biomassa yang dapat diekstraksi menjadi biodiesel atau algae oil.
Rute panen hingga ekstraksi lipid mikroalga
Pemanenan mikroalga dilakukan dengan berbagai metode seperti di gambar 3 yang bergantung terhadap kebutuhan efisiensi ekonomi serta jenis alga yang digunakan.
Salah satu metode pemanenan, yaitu secara fisik, umumnya menggunakan teknik sentrifugasi untuk memisahkan mikroalga dari medium pertumbuhan. Metode ini akan mengendapkan sel-sel mikroalga ke dasar permukaan sehingga molekul medium pertumbuhan akan bergerak naik ke permukaan. Metode ini digunakan untuk penerapan skala kecil dengan banyak energi. Namun, pemulihan biomassa yang didapatkan memiliki nilai tinggi dengan waktu yang singkat. Selanjutnya, dilakukan cell disruption untuk memecah sel mikroalga sehingga memperoleh komponen intraselulernya yaitu lipid, protein, dan karbohidrat. Pemecahan sel terdiri dari 3 metode, yaitu mekanik, biologis, dan kimiawi. Pemilihan metode dilakukan berdasarkan spesies mikroalga dan jenis produk yang ditargetkan untuk dioptimasi.
Lipid sendiri diekstraksi dari campuran komponen intraseluler lainnya untuk menghasilkan minyak yang berasal dari lemak sel serta produksi biofuel bernilai tinggi. Tahapan ini terdiri dari beberapa langkah, yaitu ekstraksi dan pemurnian pelarut. Ekstraksi lipid dari komponen sel dilakukan dengan menggunakan pelarut organik seperti heksana, metanol, dan kloroform. Penggunaan kombinasi biomassa dan pelarut akan menghasilkan larutan lipid yang selanjutnya akan disaring untuk menghilangkan sel yang tersisa. Hal ini dilanjutkan pemurnian hasil ekstraksi lipid yang dapat dilakukan secara distilasi, penguapan, dan kromatografi hingga mendapatkan lipid murni.
Oleh karena itu,
Kini kita mengenal mikroalga memiliki potensi besar sebagai sumber daya energi masa depan karena beragam manfaat yang dihasilkan melalui proses fotosintesis. Budidaya mikroalga secara efisien dapat menghasilkan biodiesel yang hemat biaya dan berkelanjutan, serta mengurangi polusi karbon dioksida melalui tahapan seperti kultivasi, pemanenan, serta ekstraksi dan pemurnian lipid. Tidak hanya itu, alga juga dapat dimanfaatkan dalam kolam penyerapan CO2 atau diintegrasikan dengan pembangkit listrik sehingga menawarkan solusi efektif untuk mengurangi emisi gas rumah kaca.
Penerapan energi berkelanjutan bukanlah hal yang mudah sehingga diharapkan berbagai elemen masyarakat seperti lembaga pemerintahan, pelaku usaha, tenaga pendidik, serta diri kita sendiri agar lebih terbuka dan menyadari pentingnya usaha berkelanjutan sehingga mampu menciptakan serta mengembangkan berbagai alternatif yang dapat membuat dunia lebih baik.
Referensi
Gaurav, K., Neeti, K., & Singh, R. (2024). Microalgae-based biodiesel production and its challenges and future opportunities: A review. Green Technologies and Sustainability. 2(1), https://doi.org/10.1016/j.grets.2023.100060.
Ogbonna, C. N. & Nwoba, E. G. (2021). Bio-based flocculants for sustainable harvesting of microalgae for biofuel production. A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews. 139, https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110690.