Alga merupakan organisme berklorofil yang tubuhnya merupakan thalus (uniselular dan multiselular). Alga menggunakan fotosintesis untuk hidup dan bereproduksi. Mikroalga merupakan spesies uniseluler yang hidup secara soliter atau berkoloni di seluruh perairan tawar dan laut. Mikroalga tidak memiliki batang, akar dan daun serta mikroalga biasa disebut fitoplankton. Keanekaragaman mikroalga sangat tinggi, diperkirakan ada sekitar 200.000 -- 800.000 spesies mikroalga di bumi dan baru sekitar 35.000 spesies yang teridentifikasi (Luthfi, dkk, 2010). Gambar 1 merupakan contoh beberapa spesies mikroalga yang sudah diisolasi dari perairan Indonesia oleh LIPI.
Sumber : https://blogsivitas.lipi.go.id/sivitas/index/774
Mikroalga biasanya digunakan sebagai pakan larva ikan pada kegiatan budidaya dan juga sebagai bahan pangan untuk menghasilkan minyak omega 3 dan klorofil. Berdasarkan data pada Tabel 1 dan 2 mikroalga mempunyai prospek yang sangat baik untuk dijadikan sebagai bahan baku dalam produksi biofuel sehingga marak penelitian mengenai mikroalga untuk dijadikan bioetanol atau biodiesel. Hal ini menambah jalur penggunaan mikroalga yang bukan hanya sebagai bahan pakan dan pangan tetapi sebagai sumber energi. Skema penggunaan mikroalga dijelaskan oleh Gambar 2.
Sumber : http://eprints.polsri.ac.id/1877/3/bab%202.pdf
Ada beberapa keuntungan menggunakan mikroalga sebagai bahan baku pembuatan biofuel dibandingkan menggunakan jenis biomassa yang lain diantaranya pertumbuhan yang cepat, produktivitas tinggi (secara matematis, produktivitasnya lebih dari 20 kali produktivitas minyak sawit dan 20 kali minyak jarak), penggunaan air dalam jumlah sedikit dan biaya produksi yang relative rendah (Guerrero, 2010 dalam luthfi, dkk, 2010). Pada Tabel 3 menggambarkan perolehan bioetanol dari berbagai jenis bahan baku.
Tabel 3. Jumlah perolehan bioetanol dari berbagai jenis bahan baku
2. Teknologi membran untuk memproduksi bioetanol dari mikroalga
Proses produksi bioetanol menggunakan teknologi membrane dapat dilakukan di bahan baku generasi ke-1 sampai ke-3. Pada generasi ke-1, teknologi membran yang mungkin digunakan adalah Mikro Filtrasi (MF) dan Ultra Filtrasi (UF) untuk menghilangkan pengotor berupa enzim dan residu pati (dihasilkan pada proses hidrolisis) sebelum tahap fermentasi. MF memiliki ukuran pori sebesar 4 -- 0,02 m yang beroperasi pada tekanan < 2 bar dan UF memiliki ukuran pori sebesar 0,2 -- 0,002 m yang beroperasi pada tekanan 1 -- 10 bar (Sri, 2016). Aplikasi teknologi membran pada generasi ke-2 yaitu pemurnian dan pemekatan larutan setelah pre-treatment dan sebelum proses fermentasi seperti yang diterapkan di generasi 1. Untuk generasi ke-3, teknologi membran berguna untuk proses pemanenan mikroalga, pemekatan gula sebelum fermentasi dan pemurnian bioetanol. Skema proses produksi bioetanol generasi ketiga ditunjukkan pada Gambar 3.
Sumber : Sri, 2016
      Tahap pertama adalah proses pemanenan mikroalga yang memiliki siklus pemanenan 1 -10 hari. Tetapi, siklus ini singkat dibandingkan bahan baku lainnya yang dipanen satu atau dua kali dalam setahun (Sri, 2016). Sejak tahun 1995, membran filtrasi sudah digunakan dalam proses pemanenan mikroalga yang secara keseluruhan mampu me-recovery alga hingga 70 -- 89% (Sri, 2016). Teknologi membran yang paling tepat digunakan untuk proses pemanenan mikroalga adalah MF dan UF. Setelah proses pemanenan, mikroalga akan masuk ke proses pre-treatment untuk mendapatkan selulosa dan hemiselulosa. Pre-treatment pada generasi ke-3 tidak terlalu rumit seperti generasi ke-2 karena pada generasi ke-3, mikroalga tidak mengandung lignin. Namun pada proses pre-treatment akan ditambahkan asam inhibitor yang berpengaruh pada rendahnya konsentrasi etanol. Selanjutnya, mikroalga masuk ke proses hidrolisis untuk menghasilkan gula tetapi inhibitor (penghambat) dari sisa proses pre-treatment masih terbawa. Maka untuk memisahkannya menggunakan dapat menggunakan membran distilasi (MD), UF atau Nano Filtrasi (NF). Membran distilasi paling memungkinkan untuk digunakan sebagai unit pemisah inhibitor. Saat hidrolisat (larutan hasil hidrolisis) masuk ke membran distilasi akan terjadi pemisahan antara gula, air, dan inhibitor. Gula tidak akan melewati pori MD karena ukuran molekulnya lebih besar yang menyebabkan konsentrasi gula naik. Jika konsentrasi gula rendah maka kan menghasilkan bioetanol konsentrasi rendah sehingga biaya operasi pemurnian akan tinggi. Proses pemisahan antara gula, air dan inhibitor pada MD dengan menggunakan membran hidrofobik ditunjukkan oleh Gambar 4.
