Potensi Biomasa Untuk Produksi Bahan Kimia

Biomasa adalah sumber terbarukan berbasis karbon sehingga semua produk yang bisa diproduksi dengan bahan baku minyak dan gas bumi di industri petrokimia, juga bisa diproduksi dari biomasa di industri yang bisa dikatakan biorefinery dan sejenisnya. Senyawa kimia hidrokarbon yang paling digunakan dan diproduksi saat ini adalah etilene (ethylene). Pabrik petrokimia dengan produksi ratusan ribu hingga  jutaan ton per tahun banyak berdiri di seantero dunia. Dari senyawa etilene tersebut bisa dibuat banyak sekali produk terutama berbagai jenis plastik antara lain polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS) dan berbagai kimia organik lainnya. Produk-produk tersebut banyak sekali penggunaannya dalam kehidupan manusia seperti kemasan, transportasi, kelistrikan, elektronik, tekstil, konstruksi dan pengguna bahan kimia, pelapisan (coating) dan bahan perekat (adhesive).

Penggunaan terbesar ethylene terhitung sekitar 60% dari penggunaan global adalah untuk polyethylene, dengan jenis Low density polyethylene (LDPE), Linear low density polyethylene (LLDPE) dan High density polyethylene (HDPE). Konsumen pengguna terbesar kedua dari etilen adalah untuk ethylene oxide (EO) yang utamanya untuk membuat ethylene glycol.  Ethylene dichloride (EDC) dibuat dari klorinasi ethylene dan kemudian dipecah rantainya menjadi vinyl chloride monomer (VCM). Hampir semua VCM kemudian digunakan untuk membuat polyvinyl chloride (PVC) dengan aplikasi utama untuk industri konstruksi.  Ethylene dapat direaksikan dengan benzene untuk membuat ethylbenzene yang kemudian diproses lanjut menjadi styrene. Produk akhir dari styrene adalah polimer dan synthetic rubber seperti polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) dan styrene butadiene rubber (SBR).

 

Rute proses kimia pada dasarnya adalah sangat banyak dan lebih merupakan sisi “seni” bagi para perancang proses kimia terutama tergantung dari karakteristik bahan baku dan spesifikasi produk akhir yang menjadi target. Etilen dapat diproduksi dari gas metana. Pirolisis biomasa dan fermentasi limbah organik (proses biogas/bio-proses) akan dihasilkan gas terutama metana. Proses fermentasi biomasa mungkin akan dihasilkan jumlah gas metana lebih banyak tetapi proses produksi lebih lama. Hal ini karena proses biologi (bio-process) seperti fermentasi pada umumnya akan memakan waktu lebih lama daripada rute thermal (thermochemical) seperti pirolisis. Sedangkan pada industri petrokimia bahan baku untuk memproduksi ethylene sebagian besar menggunakan naphta. Harga gas metana dari proses tersebut dibandingkan gas metana dari tambang gas (LNG atau CNG) menjadi salah satu faktor penentu keekonomiannya. Metana dari proses pengolahan biomasa tersebut juga bisa diolah menjadi metanol.  Metanol dapat digunakan sebagai bahan baku produk kimia lainnya atau bahan bakar seperti bahan bakar jet. Tantangan terbesar untuk produksi bahan kimia dari biomasa saat ini adalah biaya produksi lebih rendah tetapi memiliki kualitas setara bahan kimia minyak bumi atau memberikan keunggulan lebih dengan biaya yang sama.

Produksi Bahan-Bahan Kimia dari Biomasa

Hampir semua bahan kimia yang dibuat dari minyak bumi (petroleum based chemical) juga bisa dibuat dari biomasa (bio-based chemical).  Itulah mengapa biomasa punya peran strategis ketika terjadi kelangkaan minyak bumi (fossil fuel). Masalah teknologi dan keekonomian umumnya yang menjadi kendala implementasi produksi bahan kimia dari biomasa. Walaupun produksi bahan kimia dari biomasa belum sesiap produksi bahan bakar (biofuel) dan sudah banyak terimplementasi saat ini tetapi diprediksi produksi bahan kimia dari biomasa akan mencapai kemajuan lebih cepat daripada biofuel, hal ini karena bahan kimia memiliki nilai tambah atau kentungan lebih besar daripada biofuel.   

Tantangan terbesar untuk bahan kimia dari biomasa adalah biaya produksi lebih  rendah tetapi memiliki kualitas setara bahan kimia minyak bumi atau memberikan keunggulan lebih dengan biaya yang sama. Ada dua rute yang digunakan untuk produksi bahan kimia dari biomasa saat ini, yakni rute biologi (bio-process)  dan rute thermal (thermochemical). Rute biologi dengan mikroorganisme dan fermentasi  memiliki kecepatan proses lebih lambat daripada rute thermal. Saat ini sebagian besar produksi bahan kimia menggunakan rute biologi dan beberapa menggunakan rute thermal.  

Asam asetat, ethyl asetat dan etanol adalah beberapa bahan kimia telah diproduksi dari biomasa. Bahan kimia khusus seperti succinic acid yang banyak digunakan pada plastics,  fibers,  polyesters and  pigments, diproduksi dengan rute biologi.  Dengan kapasitas sekitar 15.000 ton/tahun pabrik succinic acid dibuat di Lousiana, US.  Sedangkan levulinic  ketal adalah bahan kimia khusus yang dibuat melalui rute thermochemical,  yang akan diproduksi kurang lebih 5.000 ton/tahun pada tahap awal di Golden Valley Minnesota. Levulinic ketal sebagai alternatif petroleum-based plasticizers, polyols dan solvent.

Bioenergi Potensial Dari Biomassa

Keunikan biomasa adalah satu-satunya sumber terbarukan berbasis karbon sehingga bisa disintesa menjadi berbagai bahan bakar dan bahan kimia sama seperti sumber dari fossil. Untuk aplikasi energi sebagai bahan bakar cair berbagai mesin, alat transportasi maupun tungku pemanas, tampak seperti skema dibawah ini :

Harga yang kompetitif dengan bahan bakar cair dari bahan bakar fossil adalah pertimbangan utama aplikasi bahan bakar cair berbasis biomasa ini. Serangkaian penelitian dan ujicoba perlu dilakukan untuk menguji kehandalan bahan bakar tersebut. Karena bahan bakar berwujud cair maka infrastruktur yang telah ada bisa digunakan ataupun disubtitusi dengan produk ini. Ketersediaan bahan baku dan keterjaminan produksi nantinya juga akan menjadi pertimbangan penting untuk produksi skala komersial dan keberlanjutannya. Penggalakan kebun-kebun energi diberbagai daerah adalah upaya untuk menjaga keberlangsungan produksi dan keberlanjutannya tersebut.

Produksi Bahan-Bahan Kimia Dari Gasifikasi Biomasa

Aplikasi gasifikasi biomasa pada umumnya untuk panas (heat gasifier) dan listrik (power gasifier), tetapi gasifier tersebut juga bisa digunakan untuk memproduksi berbagai bahan kimia. Gas CO (karbon monoksida) dan H2 adalah gas-gas utama yang dihasilkan oleh alat gasifikasi biomasa tersebut untuk bahan baku pembuatan bahan-bahan kimia selanjutnya.

Turunan bahan-bahan kimia yang dihasilkan bisa sangat banyak dan beragam tergantung keinginan kita untuk memproduksinya. Green Chemical adalah bahan-bahan kimia yang dihasilkan dari bahan baku terbarukan seperti biomasa. Biomasa adalah satu-satunya bahan terbarukan sebagai sumber karbon yang potensial untuk menghasilkan berbagai bahan kimia.

Seiring menipisnya cadangan minyak bumi dan upaya pencegahan emisi gas-gas rumah kaca yang menyebabkan perubahan iklim dan pemanasan global, green chemical adalah solusi terbaik.