Inovasi Green Economy: Pengolahan Limbah Kulit Kopi Menjadi Biofuel

Indonesia, sebagai produsen kopi terbesar ketiga di dunia, menghasilkan banyak limbah kulit kopi. Saat ini, limbah ini sebagian besar diolah menjadi pupuk organik (M Ivan Mahdi, 2022) & (Ridhwan Mustajab, 2023). Namun, ada potensi yang belum dimanfaatkan untuk mengubah limbah ini menjadi biofuel, yang bisa membantu mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan berkontribusi pada ekonomi hijau.

Meski produksi energi terbarukan di Indonesia meningkat, negara ini masih sangat bergantung pada bahan bakar fosil (Dzulfiqar Fathur Rahman, 2022b). Oleh karena itu, inovasi dalam pengolahan limbah kulit kopi menjadi biofuel dapat menjadi langkah penting dalam mitigasi krisis iklim.

Kulit kopi, yang mencakup sekitar 40-45 persen dari limbah buah kopi, adalah sumber limbah yang signifikan. Komponen limbah ini meliputi berbagai bagian dari biji kopi, seperti pulp, kulit, lendir, dan kulit tanduk (Marcelinda & Ridhay, 2016). Sayangnya, limbah ini mengandung sejumlah zat kimia berbahaya, seperti tanin, polifenol, dan alkaloid (A. Ita Juwita & Arnida Mustafa, 2017).

Limbah kulit kopi juga bersifat asam dan dapat mencemari air dan tanah, serta menghasilkan bau yang tidak sedap. Jika limbah ini terbakar, akan menghasilkan emisi gas rumah kaca dan polutan udara. Selain itu, asam tanat dalam limbah kulit kopi dapat mempengaruhi pH air dan tanah, mengurangi kadar oksigen terlarut dalam air, dan menghambat pertumbuhan tanaman (Zumrotun Solichah, 2022).

Jika limbah kulit kopi tidak diolah dengan baik dan dibuang ke lingkungan, dapat menyebabkan bau yang tidak sedap dan memicu pertumbuhan bakteri berbahaya bagi manusia dan hewan(Ali Pramono, 2018). Hal ini disebabkan oleh tingginya kadar air dalam kulit kopi, yaitu sekitar 75-80 persen, yang memudahkan pertumbuhan mikroba pembusuk. Peningkatan pertumbuhan mikroba ini dapat mengganggu lingkungan sekitarnya dan menyebabkan polusi udara jika jumlahnya cukup besar (A. Ita Juwita & Arnida Mustafa, 2017).

 Namun, ada kabar baik. Limbah kulit kopi dapat diolah menjadi biofuel padat yang digunakan di luar negeri, sehingga menjadi alternatif bensin yang lebih murah. Biofuel ini memiliki nilai kalori sekitar 24,9 MJ/kg, sehingga sangat cocok untuk digunakan dalam boiler industri (Rany Puspita Dewi et al., 2021).

Limbah kulit kopi organik dapat diolah menjadi gas bernilai tinggi yang dikenal sebagai syngas melalui proses yang disebut gasifikasi biomassa. Gasifikasi adalah metode yang mengubah bahan bakar berbasis karbon menjadi gas bernilai bakar. Proses ini melibatkan oksidasi parsial pada suhu tinggi menggunakan alat yang disebut gasifier (Ghulamullah Maitlo et al., 2022).

Baca juga : Ini Saran Prof Tjandra Dalam Penanganan Tuberkulosis di Banten

Gasifier, alat yang sederhana namun berbasis prinsip termodinamika, memiliki berbagai jenis. Salah satu yang efektif untuk mengolah limbah kulit kopi adalah updraft fixed-bed gasifier. Alat ini memungkinkan kontrol yang lebih baik atas komposisi gas yang dihasilkan dengan membagi proses gasifikasi ke dalam zona-zona di dalam tungku. Setiap zona dapat diatur suhu dan konsentrasi udaranya untuk mencapai gasifikasi yang optimal. Selain itu, alat ini juga mudah dioperasikan sehingga cocok untuk aplikasi skala kecil (Enni Halimatussa’diyah et al., 2023).

Keuntungan lain dari updraft fixed-bed gasifier adalah kemampuannya dalam mengelola tar pada tahap pembersihan bio syngas. Proses ini menghasilkan sekitar 50 g/Nm3 syngas mentah. Pertukaran panas yang berlawanan arah terjadi pada suhu rendah di bagian atas tumpukan bahan bakar, mendorong pembentukan tar dan membatasi dekomposisinya menjadi senyawa yang lebih ringan (Xiang et al., 2021).

Gasifikasi adalah proses yang melibatkan empat zona utama: pengeringan, pirolisis, oksidasi, dan reduksi. Zona pengeringan, pirolisis, dan reduksi adalah proses yang membutuhkan energi (endotermis), sementara zona oksidasi melepaskan energi (eksotermis) yang digunakan oleh tiga zona lainnya (Yovita Reiny Arisanty et al., 2009).

 Proses gasifikasi dimulai dengan pengeringan, di mana suhu dinaikkan di atas 100 derajat celsius untuk mengurangi kadar air dalam limbah (Budi Hartono, 2019). Ini meningkatkan efisiensi gasifikasi dan stabilitas, serta efisiensi penggunaan energi pada tahap berikutnya. Air dalam limbah berubah menjadi uap air dalam bentuk gas akibat pemanasan (Icha Syahrotul Anam et al., 2022).

Setelah pengeringan, proses berlanjut ke zona pirolisis. Meskipun efisiensi proses pirolisis lebih rendah daripada proses torrefaksi, pirolisis memiliki beberapa keunggulan. Salah satunya adalah kemampuan untuk menghasilkan jumlah syngas yang lebih besar dari limbah kulit kopi dibandingkan dengan torefaksi. Ini karena pirolisis melibatkan pemanasan limbah kulit kopi pada suhu yang lebih tinggi (lebih dari 500 derajat celsius) tanpa oksigen, yang menyebabkan pemecahan total bahan organik dan menghasilkan lebih banyak syngas (Universitas Negeri Semarang, 2019).

Proses pirolisis adalah tahap penting dalam gasifikasi, saat bahan organik dipanaskan pada suhu tinggi untuk menghasilkan tar, arang, dan gas ringan. Proses ini membutuhkan suhu optimal di bawah 350 derajat celsius dan melibatkan perubahan fisik dan kimiawi yang berlangsung secara cepat dan perlahan (Márquez et al., 2023).

Selanjutnya, oksidasi atau pembakaran terjadi, yang penting dalam gasifikasi karena menyediakan energi panas yang diperlukan untuk reaksi endotermik (Susastriawan et al., 2020). Hasil dari reaksi ini adalah CO2 dan H2O, yang kemudian direduksi saat berinteraksi dengan arang yang dihasilkan selama proses pirolisis pirolisis (Ali Mohammadi & Anthony Anukam, 2022).

Tahap terakhir dalam gasifikasi adalah reduksi, di mana panas disediakan dari reaksi pembakaran. Pada tahap ini, gas hasil oksidasi parsial masih mengandung oksigen yang perlu dihilangkan untuk menghasilkan syngas yang lebih murni. Hal ini penting untuk memudahkan penggunaan syngas sebagai sumber energi terbarukan (Alptekin & Celiktas, 2022).

Baca juga : Bekasi Terima Penghargaan Kategori Pemerintah Kabupaten Informatif

Namun, ada tantangan dalam proses ini, yaitu adanya tar, yang terbentuk sebagai hasil dari kondensasi campuran hidrokarbon kompleks selama proses gasifikasi. Pembentukan tar ini menjadi hambatan utama dalam mengolah bio syngas menjadi biofuel. Oleh karena itu, penting untuk melakukan proses pembersihan bio syngas guna menghilangkan tar, debu, arang, dan abu (Karsten, 2016).

Bio syngas, gas yang dihasilkan dari limbah kulit kopi, dapat dibersihkan dari tar menggunakan dua metode: primer dan sekunder. Metode primer lebih efektif dan ekonomis, melibatkan desain gasifier yang optimal, penyesuaian parameter proses, dan penggunaan katalis atau aditif (Lotfi, 2021), (Sharma et al., 2023), & (Maria  Cortazar et al., 2024). Sementara metode sekunder, meski efektif, membutuhkan investasi dan operasional yang lebih besar serta teknologi yang lebih kompleks (Sweta Singh et al., 2022). Oleh karena itu, untuk penerapan di Indonesia, metode primer lebih disarankan.

Bio syngas, hasil dari proses perawatan limbah kulit kopi, terdiri dari berbagai gas energi. Gas ini kemudian diubah menjadi hidrokarbon melalui proses sintesis Fischer-Tropsch, yang penting dalam pembuatan biofuel (Gruber et al., 2019). Proses ini menggunakan katalis besi, yang lebih murah dan mudah diperoleh, dan dapat meningkatkan efisiensi reaksi (Jenčík et al., 2021). Sebelum digunakan dalam reaktor Fischer-Tropsch, bio syngas perlu disucikan untuk menghilangkan komponen yang tidak diinginkan. Setelah itu, bio syngas siap digunakan untuk menghasilkan biofuel yang ramah lingkungan (Muxina Konarova et al., 2022) & (Frilund et al., 2021).

Baca juga : Indonesia Ramaikan Pameran Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Internasional di China

SHAH BRAHMA
SHAH BRAHMA

Update berita dan artikel RM.ID menarik lainnya di Google News

Dapatkan juga update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari RM.id. Mari bergabung di Grup Telegram "Rakyat Merdeka News Update", caranya klik link https://t.me/officialrakyatmerdeka kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.