TENAGA BIOJISIM : APA YANG KITA PATUT TAHU.

Pembakaran biojisim

Pembakaran unggun api menukarkan tenaga ‘kimia’ kepada tenaga haba dan tenaga cahaya. Tenaga ‘kimia’ dalam kes ini sebenarnya merujuk kepada sebatian kimia yang terdapat dalam ranting kayu api yang kebanyakan terdiri daripada selulosa yang padat. Selulosa merupakan sebatian polimer organik yang terdiri daripada unsur karbon, hidrogen, dan oksigen, membolehkan ranting bertindak balas dengan gas oksigen dalam udara dalam proses pembakaran, menghasilkan karbon dioksida, wap air, dan yang lebih penting, tenaga!

Pembakaran ranting adalah contoh penggunaan sumber tenaga biojisim yang paling asas. Bagaimanapun, kaedah ini juga digunapakai di peringkat industri, sebagai contoh kilang beras BERNAS di Peringat, Kelantan, membakar sekam padi bagi menghasilkan haba bagi mengeringkan beras yang diproses, menggantikan penggunaan bahan api fosil seperti kerosin ataupun diesel. Go green! (maklumat ini adalah berdasarkan pengalaman saya semasa latihan industri sekitar 2009).

Kaedah pembakaran biojisim adalah kaedah yang mudah, tetapi bukanlah kaedah yang mempunyai kecekapan yang tinggi; jumlah tenaga yang dihasilkan daripada pembakaran satu unit biojisim adalah (sangat?) rendah. Sebab itu kita tidak boleh menggantikan minyak petrol dengan sekam padi sebagai sumber tenaga bahan api bagi kenderaan.

Terdapat beberapa kaedah penjanaan tenaga biojisim yang lebih cekap. Cuma, sebelum itu, mungkin lebih baik saya jelaskan terminologi biojisim. Biojisim merujuk kepada jirim/jasad yang dihasilkan oleh/daripada organisma hidup, termasuklah daun, ranting, tahi, dan bangkai. Terdapat beberapa kaedah pengunaan biojisim sebagai sumber tenaga, contohnya seperti yang diterangkan di atas, pembakaran biojisim.

Penapaian biojisim (bioetanol)

Biojisim yang kaya dengan sebatian gula kompleks seperti sukrosa dan kanji boleh ditapai untuk menghasilkan bioetanol. Bioetanol adalah etanol yang dihasilkan daripada sumber biojisim, berbanding dengan sumber bahan api fosil. Ia merupakan sejenis alkohol yang biasanya terdapat dalam minuman keras. Etanol bertanggungjawab memberikan kesan kemabukan apabila diambil oleh manusia dengan cara memperlahankan isyarat dan maklumat yang dihantar oleh sel-sel neuron otak. Oleh itu orang yang mabuk akan mengalami kesukaran untuk bertindak balas terhadap ransangan.

Namun begitu, etanol adalah bahan bakar yang baik, kerana mempunyai nilai kalori setinggi 327 kcal/mol, berpotensi bagi menggantikan penggunaan petrol sebagai bahan bakar kenderaan.

Dua sumber utama biojisim bagi penapaian bioetanol adalah tebu (Brazil) dan jagung (Amerika Syarikat). Oleh kerana kedua-dua biojisim tersebut juga merupakan sumber makanan, maka kebergantungan terhadap kedua-duanya sebagai sumber bahan bakar boleh mendatangkan masalah persaingan keperluan hidup bagi manusia.

Oleh itu, saintis mula meneroka sumber biojisim lain yang tidak akan mendatangkan isu bekalan makanan; biosisa. Antara beberapa bahan sisa organik yang dikenalpasti mempunyai potensi bagi penghasilan bioetanol adalah seperti tangkai padi, tangkai jagung, tangkai gandum dan juga hampas. Sumber biojisim yang sudah pastinya tidak menjadi pilihan utama diet manusia. (Manusia normal ya!). Bahan biosisa yang telah disenaraikan adalah bahan lignoselulosa, kaya dengan polimer karbohidrat yang kompleks, menjadikannya sesuai untuk dicernakan dalam proses penapaian.

Bagi proses penapaian, terdapat beberapa mikroorganisma yang telah digunakan sejak turun temurun oleh pembuat minuman keras. Walaupunbegitu, berbeza dengan penghasilan minuman keras yang mengandungi peratusan etanol yang rendah selepas penapaian, proses penghasilan bahan bakar bioetanol menyasarkan untuk memaksimumkan peratusan bioetanol yang terhasil. Dalam kata lain, kecekapan. Kita tidak mahu menghasilkan sedikit produk daripada penggunaan kuantiti sumber yang banyak, membazir! Oleh itu para saintis dan jurutera bioteknologi mencari beberapa cara untuk memaksimumkan proses penghasilan bioetanol, antaranya mengoptimumkan kondisi (contohnya, suhu, tekanan, dan saiz ruang) penapaian serta penggunaan mikroorganisma yang telah diubah genetiknya (contohnya bakteria E.coli KO11 dan P. stipitis NRRLY-7124).

Sintesis gas biojisim (biogas)

Gas biojisim, atau lebih dikenali sebagai syngas (synthesized gas) adalah campuran gas-gas hidrokarbon dan hidrogen yang dihasilkan daripada proses gasifikasi bahan-bahan biojisim. Proses gasifikasi secara umumnya adalah proses pemanasan bahan biojisim tanpa kehadiran (atau hanya sedikit sahaja) oksigen, mengelakkan bahan biojisim tersebut terbakar. Pada suhu sekitar 500-1000oC,  sebahagian sebatian karbon dalam bahan biojisim akan bertindak balas menghasilkan gas-gas hidrokarbon seperti metana dan etana, sebahagian lagi pula akan mengkarbon, menjadi bioarang bersama-sama dengan debu-debu bahan-bahan mineral. Campuran gas-gas hidrokarbon yang dihasilkan adalah bahan bakar yang biasa digunakan dalam kehidupan harian kita, contohnya sebagai gas masak. Gas-gas ini tidak berbau dan tidak bewarna, tetapi sebagai ciri keselamatan, sebatian sulfur dicampurkan dalam tong gas yang kita gunakan bagi membolehkan kita untuk

Campuran gas-gas hidrokarbon yang dihasilkan adalah bahan bakar yang biasa digunakan dalam kehidupan harian kita, contohnya sebagai gas masak. Gas-gas ini tidak berbau dan tidak bewarna, tetapi sebagai ciri keselamatan, sebatian sulfur dicampurkan dalam tong gas yang kita gunakan bagi membolehkan kita untuk mengesan kebocoran dengan deria bau.

Bahan buangan daripada proses gasifikasi ini dikenali sebagai bioarang, pepejal karbon bewarna hitam yang bercampur dengan debu-debu bahan mineral. Bioarang boleh digunakan semula dalam pelbagai industri, antaranya sebagai baja (yang sangat baik untuk meningkatkan kadar pertumbuhan tanaman), penapis air, dan juga elektrod bagi superkapasitor. Hal ini kerana kebolehan karbon untuk membentuk stuktur yang mempunyai permukaan yang luas apabila diaktifkan, membolehkan proses penjerapan berlaku dengan baik.

Biodiesel

Diesel adalah bahan bakar yang terdiri daripada campuran hidrokarbon (komponen utama adalah heksadekana, C16H34), lazimnya kita dapati daripada proses penyulingan berperingkat petroleum. Biodiesel adalah diesel yang dihasilkan daripada bahan biojisim trigliserida seperti minyak tumbuhan dan lemak haiwan. Biodiesel adalah alternatif yang baik bagi menggantikan kebergantungan kita terhadap bahan api fosil.

Proses penghasilan biodiesel melibatkan tindakbalas transpengesteran antara sebatian triglisarida (lemak atau minyak) dengan alkohol berantai pendek (metanol atau etanol). Dalam Kimia SPM kita pelajari minyak atau lemak adalah ester semulajadi yang terhasil daripada trigliserol (alkohol dengan tiga kumpulan hidroksil, -OH) dan tiga asid lemak (asid karboksilik berantai panjang). Dalam proses transpengesteran, tiga asid lemak daripada molekul lemak akan berpisah dengan trigliserol dan akan bertindak balas dengan tiga molekul alkohol untuk membentuk biodiesel.

Adakah penggunaan minyak tumbuhan atau lemak haiwan sebagai sumber penghasilan biodiesel boleh mengganggugat kedaulatan bekalan makanan (food soverignity)? Tidak semestinya, kerana biodiesel boleh dihasilkan daripada minyak masak yang telah digunakan. Malah ianya adalah kaedah yang baik untuk membantu menguruskan sisa buangan pengusaha makanan.

Adakah biodiesel boleh mengantikan diesel? Ya dan tidak. Biodiesel boleh digunakan untuk menggantikan bahan bakar bagi enjin penjana kuasa diesel tetapi tidak sesuai untuk enjin kenderaan. Hal ini kerana rekabentuk enjin kenderaan diesel sekarang telah dioptimumkan untuk penggunaan diesel sahaja, penggunaan biodiesel akan menyebabkan ekzos tersumbat. Oleh itu buat masa ini, biodiesel sesuai digunakan oleh peniaga pasar di tepi jalan, ataupun untuk pengusaha-pengusaha produk yang menggunakan dandang.

Biojisim dan kawalan kitaran karbon

Kenapa para saintis dan jurutera berusaha untuk mencari alternatif kepada bahan api fosil (arang batu, gas asli, dan petroleum)? Terdapat beberapa faktor yang sangat mendesak seperti kekurangan rizab bahan api fosil bumi dan ekonomi. Namun yang lebih utama adalah untuk bagi mengawal kitaran karbon semula jadi dunia.

Pembakaran apa-apa sebatian yang mengandungi karbon akan menghasilkan karbon dioksida. Karbon dioksida ini kemudiannya akan digunakan oleh tumbuhan hijau untuk menghasilkan makanan dalam proses fotosintesis. Kitaran ini dinamakan sebagai kitaran karbon. Dalam kitaran ini kandungan karbon dioksida dalam udara akan sentiasa berada pada paras yang seimbang.

Namun, berbanding dengan bahan biojisim, sebatian karbon yang terdapat dalam bahan api fosil tidak terlibat dalam kitaran karbon semulajadi, kerana bahan api fosil tersimpan dalam tanah. Apabila bahan api fosil dibakar, kitaran karbon semula jadi akan terganggu kerana terdapat pertambahan karbon dioksida. Apabila pertambahan ni berlaku secara berperingkat dari masa ke masa, akhirnya ia akan melebihi jumlah yang boleh ditampung oleh atmosfera secara sihat.

Karbon dioksida yang berlebihan dalam udara akan memerangkap haba daripada radiasi matahari. Kita namakan fenomena ini sebagai kesan rumah hijau. Hari ini kita mula melihat kesannya secara global melalui fenomena perubahan iklim yang ekstrem. Saban tahun, purata suhu dunia semakin meningkat. Maka kebergantungan kita terhadap sumber tenaga bahan api fosil perlu diturunkan.

Peranan kita?

Apa yang kita boleh buat untuk mempromosikan penggunaan sumber tenaga biojisim? Secara jujurnya, masih banyak cabaran dan halangan untuk kita menggunakan tenaga biojisim, sama ada dari segi kesediaan teknologi mahupun kesedian masayarakat sendiri. Dengan kata lain, sangat banyak yang boleh kita lakukan untuk mempromosikan penggunaan bahan biojisim sebagai sumber tenaga.

Kita boleh mulakan dengan melihat kaedah yang telah digunapakai di negara lain dan sesuaikan dengan suasana kita di Malaysia.

Kita boleh tulis surat kepada para ADUN dan ahli parlimen untuk menggubal polisi yang mempromosikan sumber tenaga biojisim.

Atau mungkin menggerakkan komuniti kita untuk membuat satu projek menghasilkan loji berskala kecil bagi penghasilkan gas biojisim atau biodiesel. Terutamanya di kampung-kampung yang ramai pengusaha industri tani dan makanan. Malahan ianya boleh menjadi sumber ekonomi bagi komuniti tersebut.

Komuniti di Sri Serdang menjalankan kerjasama dengan UPM untuk mengintegrasikan pasar awam mereka dengan teknologi biojisim. Bahan buangan daripada pasar digunakan sebagai sumber  biojisim.

Saya sedia dihubungi sekiranya anda berminat untuk melakukan sesuatu di komuniti anda. Mari bersama-sama selamatkan bumi.

Kredit kepada :https://mqayyum.wordpress.com