Bioenergi
Bioenergi adalah jenis energi terbarukan yang berasal dari tanaman dan kotoran hewan. Biomassa yang digunakan sebagai bahan input terdiri dari organisme yang baru saja hidup (tetapi sekarang sudah mati), terutama tanaman. Dengan demikian, bahan bakar fosil tidak termasuk dalam definisi ini. Jenis biomassa yang biasa digunakan untuk bioenergi termasuk kayu, tanaman pangan seperti jagung, tanaman energi, dan limbah dari hutan, pekarangan, atau pertanian.
Bioenergi dapat membantu mitigasi perubahan iklim, namun dalam beberapa kasus, produksi biomassa yang dibutuhkan dapat meningkatkan emisi gas rumah kaca atau menyebabkan hilangnya keanekaragaman hayati lokal. Dampak lingkungan dari produksi biomassa dapat menjadi masalah, tergantung bagaimana biomassa diproduksi dan dipanen.
Skenario Net Zero pada tahun 2050 dari IEA menyerukan agar bioenergi tradisional dihapuskan secara bertahap pada tahun 2030, dengan pangsa bioenergi modern meningkat dari 6,6% pada tahun 2020 menjadi 13,1% pada tahun 2030 dan 18,7% pada tahun 2050.4 Bioenergi memiliki potensi mitigasi perubahan iklim yang signifikan jika diterapkan dengan benar.5 Sebagian besar jalur yang direkomendasikan untuk membatasi pemanasan global mencakup kontribusi substansial dari bioenergi di tahun 2050 (rata-rata sebesar 200 EJ).6 B 7.4
Definisi dan terminologi
Laporan Penilaian Keenam IPCC mendefinisikan bioenergi sebagai "energi yang berasal dari segala bentuk biomassa atau produk sampingan metaboliknya" Laporan tersebut kemudian mendefinisikan biomassa dalam konteks ini sebagai "bahan organik tidak termasuk bahan yang menjadi fosil atau tertanam dalam formasi geologi". Ini berarti bahwa batu bara atau bahan bakar fosil lainnya bukanlah bentuk biomassa dalam konteks ini.
Istilah biomassa tradisional untuk bioenergi berarti "pembakaran kayu, arang, sisa-sisa pertanian dan/atau kotoran hewan untuk memasak atau memanaskan dalam api terbuka atau kompor yang tidak efisien seperti yang umum terjadi di negara-negara berpenghasilan rendah"
Karena biomassa juga dapat digunakan sebagai bahan bakar secara langsung (misalnya kayu gelondongan), istilah biomassa dan bahan bakar nabati terkadang digunakan secara bergantian. Namun, istilah biomassa biasanya menunjukkan bahan baku biologis bahan bakar tersebut. Istilah biofuel atau biogas umumnya digunakan untuk bahan bakar cair atau gas.
Bahan masukan
Kayu dan residu kayu adalah sumber energi biomassa terbesar saat ini. Kayu dapat digunakan sebagai bahan bakar secara langsung atau diolah menjadi bahan bakar pelet atau bentuk bahan bakar lainnya. Tanaman lain juga dapat digunakan sebagai bahan bakar, misalnya jagung, switchgrass, miscanthus, dan bambu. Bahan baku limbah utama adalah limbah kayu, limbah pertanian, limbah padat kota, dan limbah manufaktur. Peningkatan biomassa mentah menjadi bahan bakar bermutu lebih tinggi dapat dilakukan dengan berbagai metode, yang secara luas diklasifikasikan sebagai termal, kimia, atau biokimia:
Proses konversi termal menggunakan panas sebagai mekanisme dominan untuk meningkatkan biomassa menjadi bahan bakar yang lebih baik dan lebih praktis. Alternatif dasarnya adalah torrefaction, pirolisis, dan gasifikasi, ini dipisahkan terutama oleh sejauh mana reaksi kimia yang terlibat diizinkan untuk dilanjutkan (terutama dikontrol oleh ketersediaan oksigen dan suhu konversi).
Banyak konversi kimia didasarkan pada proses berbasis batu bara yang sudah mapan, seperti sintesis Fischer-Tropsch. Seperti halnya batu bara, biomassa dapat dikonversi menjadi berbagai bahan kimia komoditas. Proses biokimia telah berkembang di alam untuk memecah molekul-molekul penyusun biomassa, dan banyak di antaranya yang dapat dimanfaatkan. Dalam banyak kasus, mikroorganisme digunakan untuk melakukan konversi. Proses-proses ini disebut pencernaan anaerobik, fermentasi, dan pengomposan.
Aplikasi
Biomassa untuk pemanasan
Sistem pemanas biomassa menghasilkan panas dari biomassa. Sistem ini dapat menggunakan pembakaran langsung, gasifikasi, gabungan panas dan daya (CHP), pencernaan anaerobik atau pencernaan aerobik untuk menghasilkan panas. Pemanasan biomassa dapat sepenuhnya otomatis atau semi-otomatis, dapat menggunakan bahan bakar pelet, atau dapat juga menggunakan gabungan sistem panas dan listrik.
Bahan bakar nabati untuk transportasi
Berdasarkan sumber biomassa, bahan bakar nabati diklasifikasikan secara luas ke dalam dua kategori utama, tergantung pada apakah tanaman pangan digunakan atau tidak.
Bahan bakar hayati generasi pertama (atau "konvensional") dibuat dari sumber makanan yang ditanam di lahan subur, seperti tebu dan jagung. Gula yang ada dalam biomassa ini difermentasi untuk menghasilkan bioetanol, bahan bakar alkohol yang berfungsi sebagai bahan tambahan untuk bensin, atau dalam sel bahan bakar untuk menghasilkan listrik. Bioetanol dibuat melalui fermentasi, sebagian besar dari karbohidrat yang dihasilkan dari tanaman gula atau pati seperti jagung, tebu, atau sorgum. Bioetanol banyak digunakan di Amerika Serikat dan Brasil. Biodiesel diproduksi dari minyak misalnya rapeseed atau bit gula dan merupakan bahan bakar nabati yang paling umum digunakan di Eropa.
Bahan bakar hayati generasi kedua (juga disebut "bahan bakar hayati canggih") memanfaatkan sumber biomassa berbasis non-pangan seperti tanaman energi abadi dan residu/limbah pertanian. Bahan baku yang digunakan untuk membuat bahan bakar dapat tumbuh di lahan subur tetapi merupakan produk sampingan dari tanaman utama, atau ditanam di lahan marjinal. Limbah dari industri, pertanian, kehutanan dan rumah tangga juga dapat digunakan untuk bahan bakar nabati generasi kedua, dengan menggunakan misalnya pencernaan anaerobik untuk menghasilkan biogas, gasifikasi untuk menghasilkan syngas atau dengan pembakaran langsung. Biomassa selulosa, yang berasal dari sumber non-pangan, seperti pohon dan rerumputan, sedang dikembangkan sebagai bahan baku untuk produksi etanol, dan biodiesel dapat diproduksi dari produk makanan sisa seperti minyak nabati dan lemak hewani.
Aspek iklim dan keberlanjutan
Dampak iklim dari bioenergi sangat bervariasi, tergantung dari mana bahan baku biomassa berasal dan bagaimana cara menanamnya. Sebagai contoh, pembakaran kayu untuk energi melepaskan karbon dioksida; emisi tersebut dapat diimbangi secara signifikan jika pohon-pohon yang telah ditebang digantikan dengan pohon-pohon baru di hutan yang dikelola dengan baik, karena pohon-pohon baru tersebut akan menyerap karbon dioksida dari udara ketika tumbuh. Namun, pembangunan dan penanaman tanaman bioenergi dapat menggusur ekosistem alami, mendegradasi tanah, dan menghabiskan sumber daya air serta pupuk sintetis. Sekitar sepertiga dari seluruh kayu yang digunakan untuk pemanasan dan memasak tradisional di wilayah tropis dipanen secara tidak berkelanjutan.
Bahan baku bioenergi umumnya membutuhkan energi yang signifikan untuk dipanen, dikeringkan, dan diangkut; penggunaan energi untuk proses-proses tersebut dapat menghasilkan emisi gas rumah kaca. Dalam beberapa kasus, dampak dari perubahan penggunaan lahan, budidaya, dan pengolahan dapat menghasilkan emisi karbon yang lebih tinggi secara keseluruhan untuk bioenergi dibandingkan dengan menggunakan bahan bakar fosil.
Penggunaan lahan pertanian untuk menanam biomassa dapat mengakibatkan berkurangnya lahan yang tersedia untuk menanam makanan. Di Amerika Serikat, sekitar 10% dari bensin motor telah digantikan oleh etanol berbasis jagung, yang membutuhkan proporsi yang signifikan dari hasil panen. Di Malaysia dan Indonesia, pembukaan hutan untuk memproduksi minyak kelapa sawit untuk biodiesel telah menimbulkan dampak sosial dan lingkungan yang serius, karena hutan-hutan ini merupakan penyerap karbon yang sangat penting dan habitat bagi berbagai spesies. Karena fotosintesis hanya menangkap sebagian kecil dari energi di bawah sinar matahari, menghasilkan sejumlah bioenergi membutuhkan lahan yang luas dibandingkan dengan sumber energi terbarukan lainnya.
Bahan bakar hayati generasi kedua yang diproduksi dari tanaman non-pangan atau limbah mengurangi persaingan dengan produksi pangan, tetapi mungkin memiliki efek negatif lainnya termasuk pertukaran dengan area konservasi dan polusi udara lokal. Sumber biomassa yang relatif berkelanjutan termasuk ganggang, limbah, dan tanaman yang ditanam di tanah yang tidak cocok untuk produksi pangan.
Dampak lingkungan
Bioenergi dapat memitigasi (yaitu mengurangi) atau meningkatkan emisi gas rumah kaca. Ada juga kesepakatan bahwa dampak lingkungan lokal dapat menjadi masalah.[rujukan] Sebagai contoh, peningkatan permintaan biomassa dapat menciptakan tekanan sosial dan lingkungan yang signifikan di lokasi di mana biomassa diproduksi. Dampaknya terutama terkait dengan kepadatan daya permukaan biomassa yang rendah. Kepadatan daya permukaan yang rendah memiliki efek bahwa area lahan yang lebih luas diperlukan untuk menghasilkan jumlah energi yang sama, dibandingkan dengan misalnya bahan bakar fosil.
Pengangkutan biomassa jarak jauh telah dikritik sebagai pemborosan dan tidak berkelanjutan, dan ada protes terhadap ekspor biomassa hutan di Swedia dan Kanada.
Skala dan tren masa depan
Pada tahun 2020, bioenergi menghasilkan 58 EJ (exajoule) energi, dibandingkan dengan 172 EJ dari minyak mentah, 157 EJ dari batu bara, 138 EJ dari gas alam, 29 EJ dari nuklir, 16 EJ dari hidro, dan 15 EJ dari gabungan angin, matahari, dan panas bumi Sebagian besar bioenergi global dihasilkan dari sumber daya hutan.Secara umum, ekspansi bioenergi turun 50% pada tahun 2020. Cina dan Eropa adalah dua wilayah yang melaporkan ekspansi yang signifikan pada tahun 2020, masing-masing menambah kapasitas bioenergi sebesar 2 GW dan 1,2 GW.
Hampir semua residu penggergajian kayu yang tersedia telah digunakan untuk produksi pelet, sehingga tidak ada ruang untuk ekspansi. Agar sektor bioenergi dapat berkembang secara signifikan di masa depan, lebih banyak kayu pulp yang dipanen harus masuk ke pabrik pelet. Namun, pemanenan kayu pulp (penipisan pohon) menghilangkan kemungkinan pohon-pohon tersebut menjadi tua dan oleh karena itu memaksimalkan kapasitas penyimpanan karbonnya Dibandingkan dengan kayu pulp, residu penggergajian kayu memiliki emisi bersih yang lebih rendah: "Beberapa jenis bahan baku biomassa dapat bersifat netral karbon, setidaknya dalam jangka waktu beberapa tahun, termasuk residu penggergajian kayu. Ini adalah limbah dari operasi hutan lainnya yang tidak menyiratkan adanya pemanenan tambahan, dan jika dibakar sebagai limbah atau dibiarkan membusuk, bagaimanapun juga akan melepaskan karbon ke atmosfer."
Disadur dari: en.wikipedia.org