Pemanfaatan Limbah Biomasa Perkebunan dan Pertanian untuk Produksi Biohidrogen

Fathul Bari

Penggunaan energi terbarukan semakin menjadi kebutuhan mendesak di era modern ini, terutama dalam upaya mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil yang berdampak negatif pada lingkungan. Salah satu solusi yang menjanjikan adalah pemanfaatan biohidrogen, yaitu hidrogen yang diproduksi melalui proses biologis dari bahan organik, seperti limbah biomasa. Limbah yang dihasilkan dari sektor perkebunan dan pertanian dapat menjadi sumber utama biomasa untuk produksi biohidrogen, memberikan alternatif energi yang berkelanjutan dan ramah lingkungan.

Potensi Limbah Biomasa sebagai Sumber Energi

Sektor perkebunan dan pertanian menghasilkan limbah biomasa dalam jumlah besar, seperti sisa tanaman, batang, daun, jerami, serta limbah dari proses pengolahan pertanian dan perkebunan. Selama ini, limbah biomasa seringkali diabaikan dan hanya dibuang atau dibakar, yang pada gilirannya menciptakan polusi udara. Namun, dengan perkembangan teknologi, limbah biomasa tersebut dapat diolah menjadi sumber energi terbarukan yang berpotensi besar, salah satunya dalam bentuk biohidrogen.

Biohidrogen merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang sangat bersih, karena ketika digunakan sebagai bahan bakar, namun hanya menghasilkan air sebagai produk sampingannya. Ini menjadikannya alternatif yang ideal untuk menggantikan bahan bakar fosil yang berkontribusi pada emisi gas rumah kaca dan perubahan iklim. Melalui pemanfaatan limbah biomasa dari sektor perkebunan dan pertanian, produksi biohidrogen tidak hanya menyediakan sumber energi baru, tetapi juga mengurangi beban lingkungan akibat penumpukan limbah.

Biomasa merupakan produk foto sistensis yang menyerap energi surya dan mengubah karbon dioksida, dengan air ke campuran karbon, hydrogen dan oksigen. Selain itu, biomassa dapat digunakan sebagai sumber bahan bakar, baik secara langsung maupun setelah diproses melalui serangkaian proses yang dikenal sebagai konversi biomassa (Zulfi, 2021).

Nilai kalor biomassa :

Limbah Biomasa

Kelor Jenis

Padi :

Sekam

Jerami

Merang

3.052,9 Ton Kal/Ton

2.914,5 Ton Kal/Ton

3.205,4 Ton Kal/Ton

Jagung :

Boggol

Batang Daun

Kelobot

3.523,9 Ton Kal/Ton

3.674,6 Ton Kal/Ton

3.620,6 Ton Kal/Ton

Singkong :

Batang

3.894,5 Ton Kal/Ton

Kelapa Sawit :

Serabut

Tempurung

Tandan

11,40 Ton Kal/Ton

15,21 Ton Kal/Ton

3.700 (k. kal/kg)

Kelapa

Serabut

Tempurung

4.004,8 k.kal

4.128,9 k.kal

Hasil Hutan

Kayu

3.992,6 Ton Kal/Ton

(Pranoto et al dalam Zulfi, 2021).

Proses Produksi Biohidrogen dari Biomasa

Produksi biohidrogen dari limbah biomasa umumnya dilakukan melalui proses fermentasi gelap (dark fermentation) atau fotolisis biologis (biophotolysis). Maka di dalam fermentasi gelap, mikroorganisme seperti bakteri anaerobik digunakan untuk memecah bahan organik dalam biomasa dan menghasilkan hidrogen sebagai salah satu produknya. Proses ini berlangsung tanpa cahaya dan limbah biomasa yang kaya akan karbohidrat, seperti sisa tanaman dan jerami, sangat cocok untuk metode ini.

Fotolisis biologis, di sisi lain, melibatkan penggunaan mikroalga atau cyanobacteria yang dapat memanfaatkan sinar matahari untuk memecah air dan menghasilkan hidrogen. Meskipun fotolisis biologis memerlukan sinar matahari, proses ini juga dapat memanfaatkan biomasa sebagai sumber nutrisi untuk mikroorganisme, sehingga meningkatkan efisiensi produksi hidrogen. Kedua metode ini tidak hanya ramah lingkungan, tetapi juga memungkinkan penggunaan limbah yang selama ini dianggap tidak bernilai menjadi sumber energi yang bermanfaat.

Biohidrogen dapat diproduksi dari limbah organik dan hasil samping industri pertanian, seperti lignosellulosa dari limbah kayu, gliserol kasar dari industri, tetes tebu (cane molasses) dan gula hidrolisat dari bahan berkarbohidrat seperti gula singkong dengan menggunakan mikroorganisme (Zulfi, 2021).

            Biohidrogen yang dihasilkan kemudian langsung disalurkan ke fuel cell untuk menghasilkan listrik. Pada prinsipnya fuel cell adalah suatu peralatan yang bekerja berdasarkan proses elektrokimia, yang mampu mempertemukan antara hydrogen dengan oksigen untuk menghasilkan energi listrik menjadi air dan panas. Peningkatan pemanfaatan energi biohydrogen dari biomassa, dalam rangka diversifikasi energi dan mengatasi perubahan iklim sangat strategis untuk diwujudkan. Produksi hydrogen yang berbasis teknologi bebas CO2 adalah harapan besar untuk pelaksanaan masa depan ekonomi hidrogen berkelanjutan dan ramah lingkungan. Bagaimanapun teknologi ini masih dalam tahap pengembangan. Walaupun secara komersil masih bersaing dengan produk energi dan sumber bahan baku lain, namun tahap transisi ini akan membuka perubahan pasar produksi hydrogen yang besar. Pengembangan biohydrogen harus dilakukan dengan tetap melakukan riset terhadap berbagai bahan baku dan sumber mikroorganisme agar dihasilkan produksi yang efisien dan berkelanjutan tinggi. Untuk mendorong energi terbarukan yang bebas CO2, yang kemudian akan mendorong ekonomi berbasis hydrogen di Indonesia (Zulfi, 2021).

Manfaat Lingkungan dan Ekonomi

Pemanfaatan limbah biomasa perkebunan dan pertanian untuk produksi biohidrogen memberikan berbagai manfaat, baik dari segi lingkungan maupun ekonomi. Dilihat dari sudut pandang lingkungan, proses ini dapat mengurangi emisi gas rumah kaca dengan dua cara. Pertama, dengan memanfaatkan limbah biomasa, potensi emisi metana yang dihasilkan dari pembusukan biomasa di tempat pembuangan dapat dikurangi. Kedua, hidrogen yang dihasilkan sebagai bahan bakar pengganti fosil akan menghasilkan nol emisi karbon, sehingga secara signifikan mengurangi kontribusi terhadap perubahan iklim.

Secara ekonomi, produksi biohidrogen dari limbah biomasa dapat menciptakan peluang baru bagi sektor pertanian dan perkebunan. Petani dan pengelola perkebunan dapat memanfaatkan limbah mereka secara lebih produktif, daripada membuangnya atau membakarnya. Maka dengan adanya industri biohidrogen, limbah pertanian dan perkebunan bisa menjadi komoditas yang bernilai, menciptakan sumber pendapatan tambahan bagi petani. Selain itu, pengembangan industri biohidrogen juga dapat mendorong terciptanya lapangan kerja baru di sektor energi terbarukan.

Tantangan dan Solusi

Meskipun potensi biohidrogen dari limbah biomasa sangat besar, ada beberapa tantangan yang perlu diatasi untuk mewujudkan produksinya secara masif. Salah satu tantangan utama adalah biaya produksi yang masih relatif tinggi dibandingkan dengan energi fosil. Teknologi yang dibutuhkan untuk mengolah limbah biomasa menjadi biohidrogen masih memerlukan pengembangan lebih lanjut agar lebih efisien dan ekonomis.

Selain itu, pengumpulan dan pengelolaan limbah biomasa dalam skala besar juga menjadi tantangan tersendiri. Infrastruktur yang dibutuhkan untuk mengumpulkan, mengangkut dan memproses biomasa perlu ditingkatkan agar produksi biohidrogen dapat berjalan optimal. Dukungan pemerintah dalam bentuk kebijakan dan insentif finansial sangat penting untuk mendorong investasi dalam teknologi biohidrogen.

Oleh karena itu untuk mengatasi tantangan tersebut, penelitian dan inovasi dalam teknologi produksi biohidrogen perlu terus didorong. Pengembangan metode yang lebih efisien dan murah, serta peningkatan infrastruktur pengelolaan biomasa, merupakan langkah kunci dalam mewujudkan produksi biohidrogen secara komersial.

Kesimpulan

Pemanfaatan limbah biomasa perkebunan dan pertanian untuk produksi biohidrogen adalah solusi yang berpotensi besar dalam menyediakan energi alternatif yang berkelanjutan dan ramah lingkungan. Dengan teknologi yang tepat, limbah biomasa dapat diubah menjadi sumber energi bersih yang berkontribusi terhadap pengurangan emisi gas rumah kaca dan menciptakan peluang ekonomi baru. Meskipun masih ada tantangan yang harus dihadapi, kolaborasi antara pemerintah, sektor swasta dan akademisi dapat mewujudkan potensi ini untuk masa depan energi yang lebih hijau dan berkelanjutan.

Referensi :

Zulfi, I, Z. 2021. Biohidrogen Under Biomass Production: Pemanfaatan Limbah Biomasa Perkebunan, Industri Pertanian dan Hutan Sebagai Sumber Energi Alternatif Terbarukan dan Ramah Lingkungan. Indonesia Menuju Energi Bersih. 50 Karya Terbaik Kompetisi Penulisan Artikel Energi Baru Terbarukan. Piala Menteri ESDM RI 2021. Society of Renewable Energy (SRE) & Rakyat Merdeka (RM). RM Books