Energi merupakan elemen penting dalam kehidupan manusia. Salah satu sumber energi yang banyak digunakan oleh manusia adalah bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil memiliki sifat non-renewable, sehingga akan menjadi masalah untuk ketersediaan bagi generasi mendatang. Eksploitasi bahan bakar fosil telah dilakukan secara terus-menerus, bahkan diprediksikan akan terjadi peningkatan sampai tahun 2025. Selain itu, proses pembakaran bahan bakar fosil dapat menghasilkan efek yang kurang baik bagi lingkungan dan kesehatan manusia. Hasil pembakaran energi fosil akan melepaskan gas-gas pencemar udara, seperti: karbon dioksida (CO2), sulfur dioksida (SO2), oksida nitrogen (NOx) karbon monoksida (CO), dan hidrokarbon reaktif lainnya, yang akan menimbulkan efek green house dan hujan asam. Untuk itu perlu dilakukan upaya mendapatkan sumber energi yang terbarukan (renewable) dan ramah lingkungan. Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah menjadikan biodiesel sebagai bahan bakar alternatif.
Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono-alkil ester dari asam lemak rantai panjang. Biodiesel memiliki toksisitas yang lebih rendah karena tidak memiliki emisi senyawa aromatik. Bahan baku pembuatan biodiesel juga berasal dari sumber yang terbarukan (renewable) seperti minyak nabati, lemak hewan dan minyak bekas. Salah satu bahan baku yang telah banyak dikembangkan adalah minyak nabati dari mikroalga.
Mikroalga merupakan salah satu kekayaan hayati yang banyak ditemukan di Indonesia. Kelebihan mikroalga adalah mudah dibudidayakan, memiliki produktivitas biomassa yang tinggi dan memiliki kandungan lipid yang cukup tinggi. Oleh karenanya, ketersediaan mikroalga sangat menarik untuk dijadikan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel.
Mikroalga merupakan salah satu kekayaan hayati yang banyak ditemukan di Indonesia. Kelebihan mikroalga adalah mudah dibudidayakan, memiliki produktivitas biomassa yang tinggi dan memiliki kandungan lipid yang cukup tinggi. Oleh karenanya, ketersediaan mikroalga sangat menarik untuk dijadikan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel.
Nannochloropsis oculata (N. oculata) adalah salah satu spesies mikroalga uniseluler laut yang banyak ditemukan di perairan Indonesia. N. oculata telah dilaporkan memiliki kandungan lipid yang cukup tinggi. N. oculata juga sangat mudah untuk dibudidaya. Budidaya (kultivasi) N. oculata penting untuk dipelajari guna mengatasi permasalahan sistem eksploitasi yang kompetitif dan berkelanjutan. Penentuan metode kultivasi yang tepat adalah kunci untuk mendapatkan skalabilitas mikroalga dan biaya produksi biodiesel yang rendah. N. oculata telah dilaporkan dapat tumbuh subur dengan metode kultivasi mixotrofik. Metode ini adalah metode gabungan antara fotoautrofik dan heteroautrofik, yaitu penumbuhan pada media kultur menggunakan fotobioreaktor (sumber energi dan karbon organik diberikan di bawah kondisi iluminasi cahaya). Media kultur BG-11 merupakan salah satu media kultur mikroalga laut yang telah banyak dikembangkan. Salah satu penelitian yang menarik adalah modifikasi BG-11 pada konsentrasi nutrien NaNO3 dan glukosa. Untuk mengetahui potensi dan optimasi nutrien metode kultivasi tersebut, maka pada penelitian ini telah dilakukan studi kultivasi N. oculata pada media kultur BG-11 yang dilakukan modifikasi pada konsentrasi nutrien NaNO3 dan glukosa. kurva pertumbuhan untuk N. oculata.
Selain pemilihan metode kultivasi, faktor yang dapat mempengaruhi hasil produksi biodiesel adalah tahap ekstraksi lipid mikroalga dan metode konversi lipid/minyak menjadi biodiesel (transesterifikasi). Trigliserida adalah penyusun utama lipid yang nantinya akan dikonversi menjadi biodiesel melalui reaksi transesterifikasi. Oleh karena itu, ekstraksi lipid menjadi salah satu tahap produksi biodiesel terpenting kedua setelah metode kultivasi. Potensi N. oculata sebagai bahan baku biodisel sangat menarik untuk dipelajari karena memiliki kadar lipid yang cukup tinggi. Bahkan N. oculata dilaporkan memiliki persentase kadar lipid tertinggi dibandingkan spesies lainnya seperti Chlorella vulgaris, Thalassiosira pseudonana, Phaeodactylum tricornutum, Isochrysis galbana, Tetraselmis suecica, Tetraselmis chuii, Chaetoceros muelleri, Thalassiosira fluviatilis dan Isochrysis sp (Ohse, et al., 2014). Terdapat beberapa metode ekstraksi lipid yang bisa dilakukan baik secara mekanik, fisik, maupun kimia.
Lipid pada mikroalga terlindungi oleh sistem dinding sel, sehingga untuk mendapatkan yield lipid yang maksimal perlu metode yang tepat. Agar proses ekstraksi dapat berlangsung maksimal, maka perlu dilakukan disrupsi (lisis) sel terlebih dahulu. Metode disrupsi sel mikroalga yang baik akan menentukan hasil yield lipid yang didapatkan. Sebuah penelitian melaporkan bahwa disrupsi (perusakan dinding sel) dan panen lipid pada Chlorella vulgaris secara simultan menggunakan nano nikel oksida (nano NiO) menunjukkan hasil yang memuaskan. Sejauh ini belum ada laporan tentang ekstraksi lipid N. oculata menggunakan agen disrupsi nano NiO, sehingga metode tretment nano NiO dapat dicoba diterapkan untuk proses ekstraksi pada penelitian ini. Menariknya, selain memiliki kemampuan merusak dinding sel, sifat nukleofilik pada nano NiO juga dapat bertindak sebagai katalis heterogen yang baik dalam reaksi transesterifikasi. Kelebihan katalis nano adalah memiliki luas permukaan spesifik yang tinggi dan energi permukaan yang menghasilkan aktivitas katalitik yang tinggi. Nano katalis juga memiliki ketahanan yang tinggi terhadap reaksi saponifikasi serta memiliki sifat rigid yang baik. Atas dasar kelebihan-kelebihan yang dimiliki oleh nano NiO maka sangat memungkinkan jika produksi biodiesel dari N. oculata juga dapat dilakukan secara insitu. Produksi biodiesel secara insitu adalah produksi dengan proses ekstraksi dan transesterifikasi secara simultan.
Berdasarkan uraian di atas, pada penelitian ini telah dilakukan produksi biodiesel dari bahan baku N. oculata yang dibudidaya menggunakan metode mixotrofik pada media kultur modifikasi BG-11. Ekstraksi minyak/lipid dilakukan dengan metode disrupsi sel menggunakan agen disrupsi nano NiO dan pelarut organik. Metode konversi minyak menjadi biodiesel dilakukan dengan reaksi transesterifikasi menggunakan variasi katalis NaOH, HCl, dan nano NiO. Selain itu pada penelitian ini juga dipelajari metode produksi biodiesel secara insitu menggunakan katalis nano NiO. Diharapkan dengan optimasi yang dilakukan dapat meningkatkan efisiensi dan memberikan hasil produksi biodiesel yang baik dan tinggi.
Lipid N. oculata dapat diekstraksi dengan maksimal menggunakan agen disrupsi sel nano NiO dan pelarut organik. Waktu treatment nano NiO yang optimal adalah selama 96 jam. Ekstrak lipid N. oculata yang didapatkan mencapai 34,20 ± 0,52% dari berat total. Konversi minyak menjadi biodiesel dilakukan dengan reaksi transesterifikasi menggunakan katalis. Sintesis biodiesel dengan katalis nano NiO menghasilkan produk biodiesel yang lebih baik dibandingkan dengan katalis NaOH dan HCl. Persetase konversi minyak menjadi biodiesel dengan katalis nano NiO mencapai 89,72%. Berdasarkan kelebihan dari nano NiO sebagai agen disrupsi dan katalis maka produksi biodiesel dapat dilakukan dengan cara insitu. Persentase produk biodiesel yang dihasilkan dengan metode ini adalah 85,54%. Tingginya biodiesel yang dihasilkan maka potensinya perlu dikembangkan ke depan tertutama tingkat produksinya dalam skala pilot plant.
Penulis: Prof. Dr. Purkan, S.Si, M.Si.
Link Jurnal: http://rasayanjournal.co.in/admin/php/upload/3304_pdf.pdf
