G20 merupakan pertemuan multilateral strategis yang menghubungkan negara-negara maju dan berkembang utama di dunia. Posisi Indonesia sebagai Presidensi G20 tahun ini menjadi momentum untuk memainkan peran dalam mendorong industri menuju energi hijau atau green energy. Dunia saat ini telah berkomitmen untuk perlahan-lahan mengurangi energi fosil sebagai bahan bakar dan beralih ke Energi Baru Terbarukan (EBT).

Di sektor transportasi, pemerintah tengah mempersiapkan alternatif bahan bakar ramah lingkungan. Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) tengah melakukan penelitian dan pengembangan bioetanol dan hidrogen sebagai bahan bakar alternatif ramah lingkungan. Bioetanol merupakan salah satu Bahan Bakar Nabati (BBN) yang penggunaannya dapat digunakan sebagai aditif dan pengganti atau blending untuk bensin. Selain itu, riset terkait hidrogren sebagai bahan bakar untuk transportasi tengah dikembangkan sebagai upaya untuk menekan emisi.  

Bioetanol dan Hidrogen, Alternatif Bahan Bakar Ramah Lingkungan

Pilot Plant produksi bioetanol generasi 2 (G2) BRIN yang dikembangkan telah dapat memproduksi bioetanol hingga mencapai kemurnian lebih dari 99,6 persen (fuel grade). Bahan baku bioetanol G2 yang digunakan adalah biomassa lignoselulosa dari limbah perkebunan sawit berupa tandan kosong sawit (TKS) yang saat ini paling banyak jumlahnya.  Hal ini mengingat Indonesia merupakan penghasil minyak sawit nomor 1 di dunia.

Pilot Plant bioetanol G2 di Puspiptek Serpong ini merupakan hasil kerja sama BRIN bekerjasama dengan KOICA dengan bantuan Korea Institute of Science and Technology (KIST) dan Energeering, Co. Ltd.

Yanni Sudiyani, peneliti ahli utama dari Pusat Riset Kimia Maju BRIN, melakukan riset pembuatan bioetanol G2 dari berbagai jenis biomassa lignoselulosa sejak 2008. Ia menjelaskan, biomassa lignoselulosa memiliki struktur polimer yang terdiri dari komponen selulosa, hemiselulosa, dan  lignin. Namun, yang dapat dikonversi menjadi etanol hanyalah selulosa dan hemiselulosa (holoselulosa), sedangkan lignin sebagai inhibitor harus dilepaskan melalui proses perlakuan awal atau pre-treatment.  Proses produksi terdiri dari 4 tahapan proses yaitu pre-treatment, hidrolisis atau sakarifikasi selulosa menggunakan enzim atau mikroba untuk menghasilkan gula, kemudian fermentasi gula menggunakan ragi Saccharomyces cerevisiae, terakhir distilasi dan pemurnian  etanol.

Proses pre-treatment, untuk degradasi lignin sehingga terpisah dari holoselulosa merupakan tahap penting dalam proses konversi lignoselulosa menjadi etanol.  Meskipun riset pre-treatment telah banyak dilakukan, peluang pengembangannya terus terbuka lebar karena bahan baku yang berbeda memerlukan pre-treatment yang berbeda pula, tidak ada satu metoda umum yang berlaku untuk semua bahan lignoselulosa.

“Kami tengah kembangkan teknologi yang efisien untuk menghilangkan lignin sebanyak-banyaknya dan mendapatkan selulosa sebanyak-banyaknya,” jelas Yanni.

Tantangan lain dalam proses produksi bioetanol, lanjut Yanni, yaitu enzim yang digunakan masih impor, karena di Indonesia belum tersedia enzim yang aktivitasnya sama dengan enzim komersial.

Saat ini, ia dan timnya sedang mengembangkan riset teknologi pre-treatment dengan sistem kontinyu dan pengembangan produksi bioetanol terpadu skala pilot.  Riset integrasi proses hidrolisis dan fermentasi secara terpadu yaitu gabungan sakarifikasi dan frementasi dan konsolidasi bioproses (CBP, consolidated bioprocessing) juga tengah dikembangkan.

“Terpadu disini maksudnya, selain menghasilkan bioetanol, sistem ini juga mempertimbangkan potensi limbah proses yaitu limbah pre-treatment dan limbah fermentasi menjadi co product, berupa bahan kimia adi (fine chemicals) lignin, dan glutation dari limbah fermentasi sebagai zat anti oksidan, untuk bahan farmasi, kosmetik, pangan dan aplikasi lainnya.  Pemanfaatan limbah sisa proses ini perlu dilakukan, mengingat limbah yang dihasilkan cukup banyak, sehingga bila tidak dimanfaatkan akan mencemari lingkungan.

“Dengan pemanfaatan kembali sisa proses, membuat kegiatan industri secara keseluruhan menjadi menguntungkan dari sisi lingkungan, dan memperbesar nilai tambah (added value) produk yang dihasilkan. Hal ini merupakan wahana pengembangan ekonomi sirkuler,” jelas Yanni.

Penggunaan etanol sebagai campuran bahan bakar minyak dapat mengurangi 70 hingga 90 persen emisi CO2 dibandingkan dengan BBM setara oktan 90.   Namun penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar di dalam negeri masih menghadapi beberapa tantangan yang perlu diselesaikan yaitu sifat fisik etanol, adanya komitmen tersedianya bahan baku dan pangkalan data dan neraca energi. 

Sama halnya dengan bioetanol, riset terkait hidrogren sebagai bahan bakar untuk transportasi tengah dikembangkan sebagai upaya untuk menekan emisi. Eniya Listiani Dewi, Peneliti Ahli Utama dari Pusat Riset Konversi dan Konservasi Energi BRIN memulai risetnya dari pengembangan sel bahan bakar (fuel cell) berbahan bakar hidrogen di tahun 2003, dengan mengubah senyawa hidrogen menjadi listrik melalui proses elektrokimia yaitu transfer elektron. Salah satu aplikasinya adalah motor berkapasitas 500 watt. Dua tahun belakangan, ia dan timnya tengah mengembangkan mobil berbahan bakar hidrogen dengan kapasitas 1 kW dan 2.5 kW.

Saat ini performa operasional fuel cell yang ia kembangkan untuk pasokan 1 liter gas hidrogen bisa menempuh jarak 1 km, namun dinilai jauh lebih boros dibandingkan mobil berbahan bakar hidrogen komersial, dimana 1 liter gas hidrogen bisa menempuh jarak 7.5 km.

“Jadi riset punya saya ini masih lebih boros 7 kali lipat dibanding komersial, ini yang saya kejar untuk lebih efisien dan bisa dikembangkan sendiri di Indonesia,” tuturnya.

Menurutnya, banyak kalangan yang mempertanyakan bagaimana mendapatkan sumber energi hidrogen, karena hidrogen merupakan produk samping atau energi sekunder. Eniya mengatakan, hidrogen yang paling mudah didapat dari nuklir dan air melalui metode elektrolisa. Selain itu, hidrogen juga bisa diperoleh dari industri yang menggunakan gas alam, seperti pabrik minyak goreng, pabrik kaca, yang dengan steam reforming menghasilkan gas hidrogen. Bisa juga dari PLTN generasi IV yang by product-nya adalah gas hidrogen yang akan menjadi sumber termurah gas hidrogen di masa mendatang. Hidrogen terbarukan juga bisa diperoleh dari proses gasifikasi biomassa.

Saat ini riset yang tengah ia kembangkan adalah memproduksi hidrogen dari limbah kelapa sawit cair.

“Limbah kelapa sawit cair (POME) yang kemudian diberi mikroba untuk mendapatkan gliserol, by product-nya hidrogen,” jelas Eniya.

Menurutnya, para pimpinan negara dunia mulai memberikan perhatian pada pengembangan green hydrogen. “Pada KTT COP26 tahun lalu, banyak pimpinan yang mulai bicara soal green hydrogen untuk mencapai NZE,” katanya.

Ia mencontohkan penerapan green hydrogen technology di Jerman yang memiliki banyak sel surya dan turbin angin, kemudian menghasilkan listrik yang digunakan untuk proses elektrolisa air dan menghasilkan hidrogen.

“Saat ini riset saya lebih ke arah green hydrogen. Selain bisa didapat dari sel surya dan turbin angin, juga bisa menggunakan listrik dari surplus listrik PLN terutama di Jawa – Bali yang bisa digunakan untuk mengelektrolisa air menghasilkan hidrogen,” katanya.

Penggunaan teknologi bahan bakar hidrogen sektor transportasi di berbagai negara, menurut Eniya, bergantung pada produk unggulan transportasi yang digunakan. Misalnya, di Jepang dan Korea lebih mengunggulkan hidrogen untuk kendaraan mobil, lain halnya dengan di Jerman untuk transportasi kereta jarak jauh (long distance transportation).

Dalam 3 tahun terakhir, ia dan timnya telah berhasil mengkonversi kendaraan berbahan bakar bensin menjadi kendaraan berbahan bakar listrik, selanjutnya kendaraan listrik menjadi kendaraan berbahan bakar hidrogen dengan menggunakan sel bahan bakar komersial dengan beberapa inovasi pembaharuan di sistem kontrolnya agar lebih efisien.

Selain itu, saat ini ia dan timnya sedang melakukan pengembangan sistem kontrol di dalam produksi hidrogen dan pengembangan sistem pengisian bahan bakar hidrogen mini (mini hydrogen fueling system) menggunakan hidrogen hijau dari kombinasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) dan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu/Angin (PLTB).

Menurutnya, upaya penurunan emisi dari sektor transportasi salah satunya dapat menggunakan kendaraan listrik berbasis baterai dan berbasis gas hidrogen, yang masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan dan tentu saja segmen market yang berbeda.  Penggunaan kendaraan berbahan bakar hidrogen lebih cocok digunakan untuk transportasi jarak jauh, mengingat kendaraan hidrogen bisa menempuh jarak yang cukup jauh sekali pengisian bahan bakar. Waktu yang dibutuhkan untuk pengisian bahan bakar hidrogen hanya sekitar kurang dari 3 menit, sama halnya seperti bahan bakar bensin. Kelemahannya, saat ini infrastruktur produksi hidrogen termasuk stasiun pengisian bahan bakar membutuhkan investasi yang tinggi. Jika menggunakan kendaraan listrik, pengisian bahan bakar cukup lama, bahkan dengan fast charging station memakan waktu hingga 1,5 jam. Karena itu, kendaraan listrik lebih cocok digunakan untuk transportasi jarak dekat.

Riset di Hulu, Industri di Hilir

Hingga akhir tahun 2021, Kementerian ESDM mencatat, capaian target bauran EBT sebesar 12,7 persen. Artinya, perlu usaha maksimal untuk mengejar target EBT sebesar 23 persen dalam 3 tahun mendatang.

Selain riset dan inovasi di bagian hulu, hilirisasi EBT industri dalam negeri perlu terus didorong yang mana tidak hanya memanfaatkan sumber daya alam yang ada, akan tetapi juga harus dapat meningkatkan nilai tambahnya melalui intervensi riset dan inovasi.

Riset seringkali membutuhkan biaya tinggi, namun kemandirian energi sejatinya menjadi ‘harga’ yang tak perlu ditawar lagi. Transisi menuju energi bersih dengan masuknya energi alternatif mesti disikapi dengan arif, agar perencanaan energi di atas ‘kertas’ dapat terealisasi. BRIN melalui aktivitas risetnya perlu terus mendukung terwujudnya NZE dan mendorong pertumbuhan ekonomi yang berkesinambungan yang berfokus pada digital-green-blue economy (tnt).

Sebarkan