Lignin merupakan kunci utama dalam memanfaatkan biomass secara ekonomis dan ramah lingkungan. Merancang proses yang dapat lebih baik memanfaatkan baik lignin maupun gula yang terdapat dalam biomass adalah salah satu tantangan teknis yang menarik dalam bidang ini.
Tentang Pembuatan Bahan Bakar dari Tanaman
Menjadi tantangan berat untuk menghasilkan bahan bakar dari tanaman, karena tahap awalnya adalah yang paling sulit, yaitu memecah bahan tanaman tersebut. Namun, sebuah penelitian terbaru menemukan bahwa dengan memperkenalkan bahan kimia sederhana yang dapat diperbaharui pada tahap pretreatment, produksi biofuel generasi berikutnya dapat menjadi lebih hemat biaya dan netral karbon.
Untuk bersaing dengan bahan bakar fosil seperti minyak bumi, operasi biorefinery harus dirancang agar dapat memanfaatkan lignin secara lebih efektif. Lignin merupakan salah satu komponen utama dinding sel tanaman yang memberikan struktur dan ketahanan terhadap serangan mikroba. Namun, sifat alami lignin ini juga membuatnya sulit diekstraksi dan dimanfaatkan dari bahan tanaman, atau yang biasa disebut sebagai biomass.
Untuk mengatasi kendala lignin, Cai menciptakan CELF, yaitu teknologi pretreatment biomassa yang inovatif. CELF menggunakan tetrahidrofuran atau THF untuk meningkatkan efisiensi pretreatment biomassa dan menambah kemampuan ekstraksi lignin.
Studi yang dipublikasikan dalam Energy & Environmental Science mengungkapkan bahwa biorefinery CELF menawarkan manfaat ekonomis dan lingkungan yang lebih baik dibandingkan dengan metode produksi biofuel generasi sebelumnya. Penelitian ini melibatkan kolaborasi antara tim peneliti dari UC Riverside, Center for Bioenergy Innovation, dan National Renewable Energy Laboratory dengan dana dari Departemen Energi Amerika Serikat.
Operasi biofuel generasi pertama menggunakan tanaman pangan sebagai bahan baku, yang tidak ideal karena mengalihkan lahan dan air dari produksi pangan. Sementara operasi generasi kedua menggunakan biomassa tanaman yang tidak dapat dimakan, seperti sisa kayu atau jerami, yang merupakan produk sampingan murah dari operasi kehutanan dan pertanian.
Karena biorefinery CELF dapat lebih efisien dalam memanfaatkan biomass tanaman, peneliti menemukan bahwa menggunakan bahan baku yang lebih berat dan padat seperti poplar hardwood lebih menguntungkan dibandingkan dengan bahan baku yang kurang kaya karbon seperti jerami jagung.
Dengan menggunakan poplar dalam biorefinery CELF, para peneliti menunjukkan bahwa bahan bakar penerbangan berkelanjutan dapat diproduksi dengan harga yang lebih murah daripada bahan bakar pesawat konvensional.
Pemerintah Amerika Serikat memberikan kredit untuk produksi biofuel dalam rangka mendukung produksi biofuel domestik. Dengan biorefinery CELF, tingkat pengembalian yang tinggi dapat diharapkan dari operasi tersebut.
Selain itu, penggunaan lignin yang lebih baik dalam model biorefinery CELF juga menghasilkan produksi bahan kimia terbarukan yang dapat digunakan sebagai bahan baku untuk berbagai produk, seperti bioplastik dan senyawa penyedap makanan dan minuman. Ini membantu mengurangi jejak karbon dari biomass tanaman.
Dalam rangka menunjukkan potensi teknologi ini, Departemen Energi Amerika Serikat memberikan hibah sebesar $2 juta kepada peneliti untuk membangun pabrik percobaan biorefinery CELF di UC Riverside. Dengan demikian, diharapkan teknologi ini dapat menjadi alternatif yang lebih ramah lingkungan dalam menghasilkan bahan bakar dan mengurangi emisi karbon ke atmosfer.
Referensi :
[1] https://news.ucr.edu/articles/2024/02/07/inexpensive-carbon-neutral-biofuels-are-finally-possible diakses pada 20 Februari 2024
[2] Bruno Colling Klein, Brent Scheidemantle, Rebecca J. Hanes, Andrew W. Bartling, Nicholas J. Grundl, Robin J. Clark, Mary J. Biddy, Ling Tao, Cong T. Trinh, Adam M. Guss, Charles E. Wyman, Arthur J. Ragauskas, Erin G. Webb, Brian H. Davison, Charles M. Cai. Economics and global warming potential of a commercial-scale delignifying biorefinery based on co-solvent enhanced lignocellulosic fractionation to produce alcohols, sustainable aviation fuels, and co-products from biomass. Energy & Environmental Science, 2024; 17 (3): 1202 DOI: 10.1039/D3EE02532B
