Biomassa: Pengertian, Sejarah, Prinsip Dasar, Penerapan, Contoh, Keunggulan, dan Kelemahannya

Table of Contents

Biomassa

Pengertian Biomassa

Biomassa merupakan energi yang berasal dari hewan atau tumbuhan residu dari pertanian atau kehutanan dan komponen-komponen organik dari limbah kota dan industri. Biomassa merupakan sumber energi terbarukan dengan kualitas yang rendah. Biomassa tersusun dari berbagai macam senyawa organik.

Sebagian besar biomassa tersusun dari karbohidrat, lemak, dan protein. Sisanya merupakan mineral yang tersusun dari natrium, fosfor, kalsium, dan besi. Senyawa utama yang membentuk biomassa adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Ketiga senyawa ini merupakan pembentuk dinding sel pada tanaman. 

Baca Juga: Pengertian Sumber Energi Alternatif, Jenis, Manfaat, dan Contohnya

Pemanfaatan biomassa dapat digunakan sebagai bahan bakar, pembangkit energi, dan sebagai bahan baku produk yang ramah lingkungan atau bioproduk. Selain itu, biomassa juga dapat langsung dikonversi menjadi bahan bakar cair seperti etanol, biodiesel, dan methanol.

Penggunaannya berpotensi mengurangi emisi gas rumah kaca. Pembangkit listrik tenaga biomassa merupakan salah satu bentuk aplikasi dari biomassa yang dikonversi menjadi energi listrik. Terdapat 2 cara untuk bisa mengonversi ini, yaitu dengan pembakaran yang menghasilkan panas untuk menggerakkan turbin generator uap, dan cara kedua dekomposisi yang menghasilkan bahan bakar biogas.

Baca Juga: Efek Rumah Kaca: Pengertian, Penyebab, Dampak, dan Upaya Penanggulangannya

Sejarah Biomassa

Istilah “biomassa” pertama kali digunakan dalam suatu literatur pada tahun 1934, oleh seorang Ilmuwan berkebangsaan Rusia bernama Bogorov. Ketika itu, Ia yang menggunakan kata biomassa dalam Journal of Marine Biology Association sebagai tata nama biologi.

Dalam jurnal tersebut, biomassa dirujuk sebagai suatu bobot plankton laut yang telah dikeringkan untuk menyelidiki perubahan pertumbuhan musiman pada plankton. Kini, biomassa diartikan sebagai bahan massal penghasil energi yang diperoleh dari tanaman secara langsung maupun tidak langsung. Biomassa secara tidak langsung merupakan biomassa yang diperoleh dari peternakan dan industri makanan.

Prinsip Dasar Biomassa

Tanaman memperoleh energi dari sinar matahari melalui proses fotosintesis. Proses tersebut didukung oleh air, unsur hara dalam tanah, dan CO2 dari atmosfer. Dari proses fotosentesis, maka tanaman akan tumbuh dan menghasilkan bahan organik pada dan membentuk daun, bunga dan buah.

Ketika biomassa diolah menjadi energi, maka akan melepaskan CO2 ke atmosfer. Siklus tersebut merupakan bagian dari siklus karbon yang lebih pendek dibanding proses CO2 yang dihasilkan oleh minyak bumi atau gas alam.

Oleh karena itu, CO2 yang berasal dari biomassa tidak memiliki dampak bagi kesetimbangan CO2 di atmosfer. Hal inilah yang dimanfaatkan sebagai upaya terciptanya energi berkelanjutan. Berdasarkan jenis penyusunnya, energi biomassa dibedakan menjadi 2 jenis di antaranya,
1. Energi Biomassa Kering, berasal dari limbah kayu, jerami, daun kering, dan lainnya.
2. Energi Biomassa Basah, berasal dari kotoran ternak dan sampah-sampah organik rumah tangga.

Penerapan Teknologi Biomassa

Beberapa penerapan teknologi konversi biomassa di antaranya,
1. Biobriket
Briket adalah salah satu cara yang digunakan untuk mengonversi sumber energi biomassa ke bentuk biomassa lain dengan cara dimampatkan sehingga bentuknya menjadi lebih teratur. Briket yang terkenal adalah briket batu bara namun tidak hanya batu bara saja yang bisa dibuat briket. Biomassa lain seperti sekam, arang sekam, serbuk gergaji, serbuk kayu, dan limbah-limbah biomassa yang lainnya.

2. Pirolisis
Pirolisis adalah penguraian biomassa (lysis) karena panas (pyro) pada suhu yang lebih dari 150oC. Pada proses pirolisa terdapat beberapa tingkatan proses, yaitu pirolisa primer dan pirolisa sekunder. Pirolisa primer adalah pirolisa yang terjadi pada bahan baku (umpan), sedangkan pirolisa sekunder adalah pirolisa yang terjadi atas partikel dan gas/uap hasil pirolisa primer.

Penting diingat bahwa pirolisa adalah penguraian karena panas, sehingga keberadaan O2 dihindari pada proses tersebut karena akan memicu reaksi pembakaran.

3. Liquification
Liquification merupakan proses perubahan wujud dari gas ke cairan dengan proses kondensasi, biasanya melalui pendinginan, atau perubahan dari padat ke cairan dengan peleburan, bisa juga dengan pemanasan atau penggilingan dan pencampuran dengan cairan lain untuk memutuskan ikatan. Pada bidang energi liquification terjadi pada batu bara dan gas menjadi bentuk cairan untuk menghemat transportasi dan memudahkan dalam pemanfaatan.

4. Transesterifikasi
Transesterifikasi adalah proses kimiawi yang mempertukarkan grup alkoksi pada senyawa ester dengan alkohol

5. Densifikasi
Praktek yang mudah untuk meningkatkan manfaat biomassa adalah membentuk menjadi briket atau pellet. Briket atau pellet akan memudahkan dalam penanganan biomassa. Tujuannya adalah untuk meningkatkan densitas dan memudahkan penyimpanan dan pengangkutan.

Secara umum densifikasi (pembentukan briket atau pellet) mempunyai beberapa keuntungan (bhattacharya dkk, 1996) yaitu : menaikkan nilai kalor per unit volume, mudah disimpan dan diangkut, mempunyai ukuran dan kualitas yang seragam.

6. Karbonisasi
Karbonisasi merupakan suatu proses untuk mengonversi bahan organik menjadi arang. Pada proses karbonisasi akan melepaskan zat yang mudah terbakar seperti CO, CH4, H2, formaldehid, methana, formik dan acetil acid serta zat yang tidak terbakar seperti seperti CO2, H2O dan tar cair.

Gas-gas yang dilepaskan pada proses ini mempunyai nilai kalor yang tinggi dan dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan kalor pada proses karbonisasi.

7. Anaerobic digestion
Proses anaerobic digestion yaitu proses dengan melibatkan mikroorganisme tanpa kehadiran oksigen dalam suatu digester. Proses ini menghasilkan gas produk berupa metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2) serta beberapa gas yang jumlahnya kecil, seperti H2, N2, dan H2S. Proses ini bisa diklasifikasikan menjadi dua macam yaitu anaerobic digestion kering dan basah.

Perbedaan dari kedua proses anaerobik ini adalah kandungan biomassa dalam campuran air. pada anaerobik kering memiliki kandungan biomassa 25 – 30 % sedangkan untuk jenis basah memiliki kandungan biomassa kurang dari 15 % (Sing dan Misra, 2005).

8. Gasifikasi
Secara sederhana, gasifikasi biomassa dapat didefinisikan sebagai proses konversi bahan selulosa dalam suatu reaktor gasifikasi (gasifier) menjadi bahan bakar. Gas tersebut dipergunakan sebagai bahan bakar motor untuk menggerakkan generator pembangkit listrik. Gasifikasi merupakan salah satu alternatif dalam rangka program penghematan dan diversifikasi energi.

Selain itu gasifikasi akan membantu mengatasi masalah penanganan dan pemanfaatan limbah pertanian, perkebunan dan kehutanan. Ada tiga bagian utama perangkat gasifikasi, yaitu : (a) unit pengonversi bahan baku (umpan) menjadi gas, disebut reaktor gasifikasi atau gasifier, (b) unit pemurnian gas, (c) unit pemanfaatan gas.

9. Biokimia
Pemanfaatan energi biomassa  yang lain adalah dengan cara proses biokimia. Contoh proses yang termasuk ke  dalam proses biokimia adalah hidrolisis, fermentasi dan an-aerobic digestion. An-aerobic digestion adalah penguraian bahan organik atau selulosa menjadi CH4 dan gas lain melalui proses biokimia.

Contoh Energi Biomassa

Seperti disebutkan sebelumnya, biomassa adalah bentuk energi terbarukan karena diperoleh dari sumber-sumber yang dapat diproduksi lagi. Hal ini karena sumber utama biomassa (tumbuhan) berlimpah di alam dan dapat terus tumbuh, serta limbahnya (dalam bentuk daun kering, cabang mati, dan lain-lain) tersedia terus-menerus.

Berikut berbagai contoh sumber energi biomassa di antaranya,
1. Limbah pertanian
Sejumlah limbah pertanian dapat digunakan untuk produksi energi biomassa. Berbagai limbah tersebut di antaranya adalah jerami, ampas tebu, kotoran ternak, serta kotoran unggas yang bisa digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan panas dan listrik.

2. Biogas
Biogas diproduksi melalui pemecahan bahan organik seperti kotoran manusia, material tanaman, pupuk kandang, dan lain-lain. Semua bahan organik tersebut diuraikan melalui proses fermentasi dengan bantuan mikroorganisme anaerobik untuk menghasilkan karbon dioksida dan metana.

Gas yang dihasilkan lantas digunakan untuk bahan bakar seperti menyalakan kompor, digunakan sebagai pemanas, atau untuk membangkitkan listrik.

Baca Juga: Limbah Organik: Pengertian, Ciri, Jenis, dan Manfaatnya

3. Tanaman energi
Terdapat juga sejumlah tanaman energi yang ditanam secara komersial sebagai sumber energi. Tanaman ini dibudidayakan dalam skala besar dan diproses untuk menghasilkan bahan bakar. Berbagai tanaman sumber energi ini di antaranya adalah jagung, kedelai, rami, serta gandum.

Produk bahan bakar yang dihasilkan meliputi butanol, etanol, metanol, propanol, serta biodiesel.

4. Kayu
Kayu dibakar sebagai bahan bakar di banyak tempat di seluruh dunia. Kayu dianggap sebagai bentuk sederhana dari biomassa. Energi yang dilepaskan oleh pembakaran kayu digunakan untuk memasak, untuk menghasilkan panas, dan lain-lain.

Kayu juga digunakan untuk produksi listrik pada skala besar seperti dalam kasus pembangkit listrik tenaga uap. Hanya saja, pembakaran kayu disertai dengan emisi sejumlah besar karbon dioksida ke udara yang merupakan gas rumah kaca.

Untuk menyeimbangkan polusi, lebih banyak pohon harus ditanam sehingga mampu menyerap kelebihan karbon dioksida dari atmosfer.

Keunggulan Biomassa

Biomassa adalah salah satu sumber energi alternatif yang bersumber dari tanaman yang dapat tumbuh kembali apabila dikelola pada jenis lahan yang sama. Biomassa bermanfaat dalam mengurangi impor bahan bakar fosil dan secara langsung membantu meningkatkan kemandirian energi.
1. Pemanfaatan biomassa yang berasal dari limbah dapat membantu untuk mengurangi tingkat polusi.
2. Pemanfaatan biomassa dari limbah juga bermanfaat mengubah sampah menjadi sumber energi yang bermanfaat.
3. Penggunaan biomassa merupakan langkah yang lebih ramah terhadap lingkungan daripada menggunakan bahan bakar fosil.
4. Menggunakan biomassa membantu mengurangi emisi rumah kaca, terutama jika tanaman tidak secara langsung dibakar.
5. Termasuk salah satu sumber  energi yang bisa memberikan hasil instan.
6. Sumber energi sangat mudah untuk ditemukan di berbagai wilayah.
7. Pemanfaatan biomassa menjadi energi yang berguna dapat dilakukan dengan adanya teknologi pendukung

Baca Juga: Sumber Energi Konvensional: Pengertian dan Jenisnya

Kelemahan Biomassa

1. Sumber biomassa berupa kayu yang digunakan untuk kayu bakar dapat menimbulkan efek perubahan iklim yang lebih buruk dibanding energi fosil. Oleh karena itu, penggunaan kayu sebagai sumber energi sebaiknya berasal dari kayu limbah pabrik dan bukan dari kayu hasil penebangan hutan.
2. Penanaman kayu memerlukan lahan yang luas untuk memenuhi kebutuhan energi biomassa. Akibatnya lahan untuk tanaman pangan akan digantikan oleh tanaman pohon, sehingga timbul ancaman kelaparan.
3. Teknologi untuk mengubah bahan baku energi menjadi energi biomassa saat ini masih belum cukup efisien serta membutuhkan biaya yang besar.
4. Energi biomassa pada tanaman yang langsung dibakar akan menjadi penyebab polusi dengan tingkatan yang sama dengan bahan bakar fosil.
5. Tingkat ketergantungan biomassa pada kayu masih cukup tinggi dibandingkan menggunakan sumber energi lainnya. 

Dari berbagai sumber

Download