Karakteristik Mikroalga Laut Nannochloropsis oculata sebagai Alternatif Bahan Bakar Terbarukan
| Main Author: | Sukarni |
|---|---|
| Format: | Thesis NonPeerReviewed |
| Terbitan: |
, 2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: |
http://repository.ub.ac.id/161337/ |
Daftar Isi:
- Biomassa mikroalga menjadi alternatif yang paling menjanjikan dan menarik untuk menggantikan pemanfaatan tanaman darat sebagai bahan baku bahan bakar biomassa yang terbarukan. Potensi bahan bakar biomassa adalah karena laju pertumbuhan yang cepat dan kemampuan tinggi untuk menyerap CO 2 dibandingkan dengan tumbuhan darat. Dalam disertasi ini, mikroalga laut Nannochloropsis oculata telah diteliti dalam hal potensi kelimpahan biomassa dan sifat fisikokimia yang menentukan kelayakannya sebagai bahan baku bahan bakar biomassa. Perilaku termal pembakaran di udara atmosfer dan karakteristik dekomposisi dalam udara inert juga telah diteliti dengan melakukan percobaan pada STA PT1600 Thermal Analyzer dari temperatur kamar kamar sampai 1200 o C. Perubahan morfologi, struktur dan mineral selama proses dekomposisi juga telah diselidiki. Nannochloropsis oculata yang telah dibudidayakan di kolam terbuka secara tradisional dan alami, memiliki laju pertumbuhan spesifik 0,27 per hari dan memiliki waktu menggandakan diri 2.59 hari. Selama tujuh hari budidaya, ratarata kenaikan biomassa alga adalah sekitar 1.5x10 6 sel/ml/hari. Komposisi kimia biomassa dievaluasi dengan energi dispersif X-ray (EDX) spektrometri. Hasil analisis menunjukkan bahwa kandungan utama unsur anorganik biomassa adalah Mg, Ca, Cl dan Si, sementara Al dijumpai sebagai elemen minor. Satu-satunya alkali yang ada dalam biomassa adalah Na. Kandungan makromolekul sel biomassa diteliti dengan Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy . Pita-pita spektrum FTIR telah menunjukkan kehadiran komponen utama dalam Nannochloropsis oculata , yaitu karbohidrat, protein dan lipid. Analisis proksimat Nannochloropsis oculata , yang dilakukan dengan melakukan percobaan di thermal gravimetric analyzer , menunjukkan bahwa biomassa Nannochloropsis oculata memiliki komposisi kadar air dan karbon tetap rendah, sedangkan kandungan volatil dan kadar abu tinggi, yaitu masing-masing adalah 3,99% ( air-dried basis ), 8.08%, 67.45% dan 24.47% ( dry basis ). Kandungan energi, yang dihitung melalui hasil analisis proksimat, adalah 16.80 MJ/kg. Perilaku termal pembakaran Nannochloropsis oculata dengan udara atmosfer diteliti dengan melakukan percobaan pada STA PT1600 Thermal Analyzer pada laju pemanasan 10, 40 dan 70 o C/menit dengan rentang temperatur dari temperatur kamar sampai 1200 o C. Parameter kinetik dievaluasi dengan menggunakan metode Kissinger dan Ozawa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pembakaran Nannochloropsis oculata terjadi dalam lima tahap. Dimulai dengan tahap devolatilisasi awal, dekomposisi termal utama dan proses pembakaran, tahap transisi, tahap pembakaran arang dan tahap terakhir adalah reaksi lambat-pembakaran sisa arang. Sejalan dengan meningkatnya laju pemanasan, laju kehilangan massa meningkat juga. Demikian juga meningkatnya laju pemanasan menyebabkan proses dekomposisi termal menuju temperatur yang lebih tinggi. Rata-rata energi aktivasi pada tahap dekomposisi termal utama dan tahap pembakaran arang sekitar 251 dan 178 kJ/mol. Mekanisme pembakaran Nannochloropsis oculata ditentukan dengan membandingkan dua temperatur, yaitu temperatur TDTG yang merepresentasikan temperatur awal di mana laju kehilangan massa dari sampel semakin nyata dan yang lainnya adalah temperatur TDTA di mana sinyal kurva DTA naik dengan tiba-tiba. Hasil perbandingan menunjukkan bahwa biomassa Nannochloropsis oculata terbakar secara homogen. Dalam mode homogen, tahap awal adalah pirolisis dan diikuti oleh pembakaran volatil dan selanjutnya adalah pembakaran arang. Perubahan morfologi dari biomassa dan residu setelah 1200 o C diamati dengan scanning electron microscopy (SEM), dan komposisi kimianya ditentukan oleh dengan energi dispersif X-ray (EDX) spektroskopi. Perbedaan morfologi struktural ditemui pada bahan biomassa dan residu, karena adanya proses pemecahan termal komponen dan selanjutnya terjadi penataan ulang ikatan kimia yang mengakibatkan pembentukan senyawa baru. Fenomena ini menyebabkan perubahan struktural dari residu dan juga perubahan warna. Analisis EDX residu menunjukkan unsur-unsur residu yang utama adalah Ca, Mg dan Si. Karbon dan oksigen juga dijumpai dalam residu setelah 1200 o C dalam bentuk senyawa karbonat MgCO 3 dan terak seperti SiO 2 , MgO dan CaO. Al dan Cl telah habis terdekomposisi sampai temperatur 1200 o C, sedangkan Na, yang tidak terdeteksi dalam analisis EDX residu, ditemui dalam senyawa melilite (Ca 6 Na 2 O 15 Si 4 ) dan Na 2 (MgSi) Si 4 O 12 . Perubahan senyawa makromolekul sel biomassa sebagai akibat dari temperatur juga diamati dengan FTIR spektroskopi. Pita spektrum FTIR menunjukkan adanya degradasi intensitas yang progresif dalam spektrum residu biomassa setelah 1200 o C, terutama di sekitar 3590-1630 cm -1 . Menurunnya intensitas tersebut disebabkan oleh hilangnya komponen protein dan lipid bi