Mengenal Pengertian dari Istilah Biomassa

Dipublikasikan oleh Dias Perdana Putra

19 Maret 2024, 13.01

Sumber : id.wikipedia.org

Biomassa

Biomassa adalah istilah yang mengacu pada semua senyawa organik yang berasal dari makanan, alga, dan sampah organik. Klasifikasi biomassa dibedakan menjadi biomassa berkayu, biomassa non-kayu, dan biomassa sekunder. Biomassa juga dapat diklasifikasikan menjadi limbah pertanian, limbah hutan, produk tanaman intensif, dan limbah organik. Sifat kimia, sifat fisik, kadar air dan kekuatan mekanik biomassa yang berbeda sangat berbeda dan berbeda. Biomassa merupakan sumber energi terbarukan berkualitas rendah. Teknologi konversi energi panas menggunakan biomassa sangat kompleks dan dapat disesuaikan dengan penerapannya. Bervariasi berdasarkan aplikasi dan kompleksitas. Sifat biologis utama dari proses insulasi berkaitan dengan analisis proksimat, analisis ultimat, suhu leleh, ketahanan benturan, dan laju keausan.

Biomassa adalah salah satu jenis senyawa organik. Biomassa terutama terdiri dari karbohidrat, lemak dan protein. Mineral yang tersisa adalah natrium, fosfor, kalsium dan zat besi. Senyawa utama penyusun biomassa adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin.Ketiga senyawa inilah yang menyusun dinding tumbuhan. Biomassa dapat digunakan sebagai bahan bakar atau melalui proses briket. Selain itu, biomassa juga digunakan sebagai bahan bakar pembangkit listrik.

Penggunaan istilah

Kata “biomassa” pertama kali digunakan dalam literatur pada tahun 1934. Seorang ilmuwan Rusia bernama Bogorov menggunakan kata biomassa dalam nama biomassa dalam Journal of Marine Biology Association. Dalam jurnal tersebut, biomassa mengacu pada berat alga kering yang digunakan untuk memeriksa perubahan musiman dalam pertumbuhan tanaman. Biomassa sekarang didefinisikan sebagai energi yang dihasilkan langsung dari tanaman. Biomassa tidak langsung adalah biomassa yang diperoleh dari industri peternakan dan makanan.

Sumber daya

Sumber daya hayati berasal dari berbagai tumbuhan darat dan laut. Biomassa dapat diperoleh dari pertanian, peternakan, sisa limbah, limbah industri, dan kotoran hewan.Berdasarkan siklus karbon melalui fotosintesis, terdapat sumber daya hayati tidak terbatas yang dapat digunakan kapan saja.Sumber daya alam yang berkelanjutan sangat dipengaruhi oleh ekosistem tanaman yang mempertimbangkan hasil panen, tingkat pertumbuhan, dan perlindungan lingkungan.

Komponen penyusun

  • Selulosa
    • Biomassa sebagian besar merupakan senyawa selulosa. Persentase kandungannya bervariasi dari 33% hingga 90% tergantung jenis tanaman. Rumus kimia selulosa adalah C6H10O5. Selulosa mengandung polimer glukosa dengan panjang rantai hingga 10.000 molekul. Pada kayu kering, kandungan selulosanya 40 sampai 44%. Peran selulosa dalam bioteknologi adalah sebagai penghasil pirolisis pada proses pirolisis.
  • Hemiselulosa
    • Hemiselulosa adalah polimer yang tersusun dari senyawa glukosa dengan lima atom karbon. Proporsi hemiselulosa dalam biomassa berkisar antara 15 hingga 35%. Pada proses pirolisis, kandungan hemiselulosa menurun lebih cepat dibandingkan selulosa dan lignin. Hemiselulosa dapat menghasilkan gula arabinosa dan furfural bila direbus pada suhu 200 °C.
  • Lignin
    • Biomassa mengandung makromolekul terikat yang disebut lignin, makromolekul senyawa fenolik basa. Lignin digunakan sebagai zat pengasam dalam bentuk lignosulfonat. Zat asam sulfat ini digunakan untuk menjaga kestabilan lumpur pemboran. Sifat lignin adalah ketahanannya terhadap panas. Setelah proses pirolisis (350~500˚C), nilai kandungannya menurun. Setelah udara, penurunan kandungan lignin menyebabkan terbentuknya senyawa tar dan fenolik di udara yang berbahaya bagi kesehatan manusia. Ketika udara bersentuhan dengan tar dan senyawa fenolik, mereka menyebabkan oksidasi dan terakumulasi di saluran pernapasan.
  • Pati
    • Pati merupakan polisakarida yang mengandung gula dan dihubungkan oleh glikosida. Sebagian besar pati larut dalam air panas, namun ada pula yang tidak. Pati memiliki nilai gizi yang tinggi dan terdapat pada biji, umbi atau batang tanaman.
  • Protein
    • Protein merupakan senyawa makromolekul dengan kandungan asam terpolimerisasi yang tinggi. Sifat-sifat protein ditentukan oleh jenis dan keasaman asam yang terpolimerisasi. Dalam biomassa, protein lebih sedikit dibandingkan dengan selulosa, hemiselulosa, dan lignin.
  • Komponen organik dan anorganik
    • Komponen organik dan anorganik ditemukan dalam jumlah biomassa yang sangat kecil. Komponen organik utama adalah gliserida dan sukrosa, sisanya adalah alkaloid, pigmen, terpen dan zat lilin. Fase anorganik adalah abu yang tersusun dari unsur kalsium, kalium, fosfor, magnesium, silikon, aluminium, besi, dan natrium.

Karakteristik

  • Karakteristik gasifikasi
    • Biomassa mempunyai sifat khusus pada musim berangin. Dalam proses penyaringan, sifat biologis diperoleh melalui analisis proksimat dan analisis ultimat. Analisis rinci diperoleh karakteristik seperti kadar air, kadar abu, kadar air dan nilai kalor. Pada analisa akhir diketahui kadar karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan sulfur. Selain itu, ia juga menunjukkan ketahanan terhadap suhu peleburan kembali, sifat anti-aus, dan indeks bioekspansi.
  • Kadar air
    • Biomassa memiliki kadar air bebas dan kadar air terikat. Selama proses pengeringan, kadar air bebas menghilang dan mengalami perubahan sesuai dengan tingkat kelembaban udara. Sedangkan peleyapan kadar air terikat harus dilakukan dengan teknik pengeringan karena berada di dalam pori-pori biomassa.
  • Abu
    • Biomassa yang terbakar menghasilkan bahan organik berupa abu. Unsur utama abu ini adalah silika, aluminium, besi, kalsium, magnesium, titanium, natrium dan kalium. Biaya pembuangan abu pada akhir proses insinerasi dan teknologi konversi yang digunakan ditentukan oleh kadar abu.Hal terpenting dalam pemilihan teknologi isolasi ditentukan oleh karakteristik abu pada suhu tinggi. Jika fly ash berbentuk frit maka temperatur operasi produksi gas harus lebih tinggi dari nilai lelehnya. Sebaliknya, untuk generator gas yang menggunakan abu terbang dalam bentuk abu kering, suhu pengoperasian tidak boleh melebihi nilai suhu abu gabungan.
    Zat terbang
    • Ketika biomassa dipanaskan atau dimasak, ia melepaskan senyawa yang disebut zat mudah menguap. Emisinya meliputi hidrogen, karbon monoksida, karbon dioksida, metana, hidrokarbon ringan, tar, amonia, belerang, dan oksigen. Bahkan setelah proses pirolisis, biomassa tetap berbentuk padat yang disebut batubara. Padatan ini sebagian besar mengandung karbon.
  • Nilai kalor
    • Biomassa yang mengalami dekomposisi lengkap dan stoikiometri menghasilkan energi yang disebut nilai kalor atau panas. Nilai kalor dapat dinyatakan sebagai nilai kalor maksimum atau nilai kalor total, dan dapat dinyatakan sebagai nilai kalor minimum atau nilai kalor bersih. Perbedaan antara nilai kalor bruto dan nilai kalor bersih bergantung pada jumlah kalor pembakaran air panas tersebut. 25°C adalah suhu standar untuk mencatat nilai kalor kotor dan bersih.

Jenis

  • Biomassa kayu
    • Biomassa kayu adalah biomassa berupa kayu yang diperoleh dari hutan. Selain itu, biomassa kayu juga hadir dalam bentuk limbah kayu yang tidak diperlukan untuk industri kehutanan. Pohon tumbang tidak memiliki nilai komersial dan dapat dimanfaatkan sebagai energi biomassa. Pohon yang ditanam di hutan organik diberi jarak agar tunggulnya dapat tumbuh. Dalam kondisi ringan, siklus ini berulang selama 50 hingga 100 tahun.
  • Biomassa herba
    • Biomassa vegetatif adalah biomassa yang berupa tumbuhan liar, tumbuhan pangan, sisa tumbuhan pangan, rerumputan, bambu, dan polong-polongan. Rumput merupakan tanaman herba yang dapat menghasilkan energi dalam waktu singkat. Kacang-kacangan baik bagi lingkungan karena dapat mengikat nitrogen dengan bantuan bakteri Rhizobium, sehingga mengurangi penggunaan pupuk nitrogen kimia pada tanaman organik.
  • Tanaman gula dan pati
    • Biomassa dalam bentuk gula dan pati dapat diubah menjadi biofuel. Sisa limbahnya mengandung pati dan gula serta selulosa dan hemiselulosa yang dapat diubah menjadi glukosa melalui proses fermentasi. Tanaman pati yang dapat dikonversi langsung menjadi biomassa antara lain padi, kentang, ubi jalar, gandum, jelai, singkong, dan sagu. Saat ini tanaman gula yang dapat dibuat biodegradable adalah tebu dan bit.
  • Biomassa penghasil minyak
    • Produksi Minyak Biomassa merupakan biji atau buah tanaman yang dapat menghasilkan lemak dan minyak. Jenis biomassa ini digunakan sebagai makanan, pakan industri dan sebagai pengganti minyak mineral dalam produksi biofuel. Biofuel utama yang menghasilkan minyak adalah kedelai, mustard, dan minyak sawit.

Pemanfaatan

  • Sumber energi terbarukan
    • Biomassa merupakan salah satu bahan baku produksi biomassa. Sumber biomassa yang digunakan dalam biomassa berasal dari sampah perkotaan. Biomassa merupakan biofuel yang menghasilkan energi primer dalam bentuk cair. Biomassa dalam bentuk gas digunakan sebagai biomassa, biomassa dalam bentuk padat digunakan sebagai biobriket. Ketiga sumber energi utama ini digunakan sebagai bahan bakar transportasi dan industri. Selain itu, energi primer ini dapat diubah menjadi energi sekunder yaitu energi biomassa. Pemanfaatan biomassa untuk menghasilkan produk berbasis bio tidak memiliki syarat khusus dan dapat langsung dimanfaatkan sebagai energi primer.
    • Konversi biomassa menjadi energi dimungkinkan melalui penyulingan, proses biokimia dan ekstraksi biji minyak. Dalam konversi biomassa menggunakan metode termal, biomassa melibatkan proses pembakaran, gasifikasi, pirolisis, pemanggangan, dan termal. Panas pembakaran bahan bakar padat diubah menjadi energi panas dan gas buang yang terdiri dari karbon dioksida dan uap air. Panas pembakaran digunakan pada turbin uap yang berfungsi memanaskan air hingga menghasilkan uap. Panas pembakaran juga digunakan dalam berbagai proses industri yang memerlukan reaksi kimia. Melalui proses pirolisis, bahan bakar padat berupa batubara dapat diperoleh dengan kualitas biomassa yang lebih tinggi. Selain itu, proses pirolisis menghasilkan dekomposisi biologis yang menghasilkan senyawa hidrokarbon. Senyawa yang dihasilkan adalah tar, hidrokarbon berat dan asam organik. Proses pirolisis juga menghasilkan gas seperti karbon monoksida, karbon, uap air, asetilena, etena, dan etana. Proporsi senyawa yang dihasilkan dari proses pirolisis biomassa ditentukan oleh suhu akhir pirolisis dan laju pemanasan.
  • Bioproduk
    • Biomassa juga digunakan untuk menggantikan bensin pada mobil dengan memproduksi bioetanol. Selain itu, biomassa dapat menghasilkan energi panas dan energi listrik melalui produksi biomassa, gas sintetis dan biopellet, dan dengan menggunakan teknologi biorefinery pada biomassa, bioetanol dapat diproduksi dengan harga murah. Selain itu, cara ini dapat menghasilkan energi dan produk samping. Bahan yang digunakan untuk mengubah biomassa menjadi bioetanol berasal dari sisa pertanian atau pertanian yang mengandung pati dan lignoselulosa. Bahan ini diubah menjadi hidrokarbon melalui langkah pertama hidrolisis dan fermentasi. Proses hidrolisis menggunakan enzim selulase baik dengan metode enzimatik maupun termokimia. Pada titik ini, ragi digunakan dalam proses fermentasi. Pati digunakan untuk memproduksi etanol, sedangkan lignin dan hemiselulosa digunakan untuk menghasilkan produk berupa xylitol, perekat, lignosulfonat dan biomassa.
  • Teknologi gasifikasi
    • Biomassa digunakan untuk menghasilkan bahan bakar gas dalam proses pembakaran. Produksi gas dicapai melalui reaksi kimia berenergi tinggi antara biomassa dan zat gas. Agen gas adalah udara, oksigen, atau uap air. Produksi bahan bakar gas dari biomassa menggunakan proses pirolisis. Biomassa terutama terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen, yang digunakan sebagai bahan mentah.
    • Ketika biomassa digunakan dalam teknologi produksi, faktor-faktor seperti kadar air, bentuk dan ukuran partikel juga dipertimbangkan. Dengan pengeringan dimungkinkan diperoleh kadar air biomassa kurang dari 30%. Kadar air biomassa yang dikeringkan di udara adalah 10-15%. Partikel biomassa harus berbentuk bola atau silinder. Partikel datar atau debu tidak boleh digunakan karena dapat mengganggu aliran udara di dalam reaktor. Ukuran partikel biomassa yang digunakan sebagai umpan udara harus antara 0,5 dan 5,0 cm. Kepadatan massa minimum partikel biomassa adalah 250 kg/m2, dan ukuran partikel biomassa diklasifikasikan menjadi partikel besar, partikel kecil, partikel acak, peternakan energi, atau tumpang sari. Untuk partikel berukuran besar, kadar air abu kurang dari 30% dan kadar abu rendah sehingga menghasilkan ukuran partikel yang besar. Partikel yang lebih kecil mengandung lebih banyak uap air atau abu tetapi memiliki kepadatan partikel yang lebih rendah. Partikel-partikel tersebut memiliki kadar air yang tinggi dan bentuknya tidak beraturan atau sangat basah. Ukuran partikel biomassa yang lebih besar digunakan dalam pembangkitan energi atau daur ulang.[29] Persyaratan utama penggunaan biomassa sebagai bahan baku adalah ketersediaannya dalam jumlah yang memungkinkan pemanfaatan berkelanjutan.

Dampak

Biomassa merupakan bahan bakar bebas karbon sehingga tidak menghasilkan gas rumah kaca. Pembakaran bahan bakar fosil hanya menghasilkan begitu banyak karbon dioksida. Keseimbangan karbon dioksida dicapai dengan menanam tanaman baru yang menyerap karbon dioksida. Jika biomassa dimanfaatkan sebagai sumber energi terbarukan, maka luas lahan pertanian dan hutan produktif akan semakin berkurang.

Disadur dari: https://id.wikipedia.org/wiki/Biomassa