Bagaimana Biobutanol Dapat Digunakan Sebagai Bahan Bakar Motor

Biobutanol adalah alkohol empat karbon yang berasal dari fermentasi biomassa. Ketika diproduksi dari bahan baku berbasis minyak bumi, biasanya disebut butanol. Biobutanol berada dalam famili yang sama dengan alkohol lain yang dikenal umum, yaitu metanol satu-karbon, dan alkohol dua-karbon yang lebih terkenal etanol. Pentingnya jumlah atom karbon dalam setiap molekul alkohol tertentu terkait langsung dengan kandungan energi dari molekul tertentu itu. Semakin banyak atom karbon, terutama dalam rantai ikatan karbon-ke-karbon yang panjang, semakin padat energi yang dimiliki alkohol.

Terobosan dalam metode pengolahan biobutanol, yaitu penemuan dan pengembangan mikroorganisme yang dimodifikasi secara genetik, telah menetapkan tahapan bagi biobutanol untuk melampaui etanol sebagai bahan bakar yang dapat diperbarui. Setelah dianggap hanya dapat digunakan sebagai pelarut industri dan bahan baku kimia, biobutanol sangat menjanjikan sebagai motor bahan bakar karena kepadatan energinya yang menguntungkan, dan menghasilkan penghematan bahan bakar yang lebih baik dan dianggap sebagai bahan bakar motor yang unggul (bila dibandingkan dengan etanol).

Biobutanol berasal terutama dari fermentasi gula dalam bahan baku organik (biomassa). Secara historis, hingga sekitar pertengahan 50-an, biobutanol difermentasi dari gula sederhana dalam proses yang menghasilkan aseton dan etanol, di samping komponen butanol. Proses ini dikenal sebagai ABE (Aseton Butanol Etanol) dan telah menggunakan mikroba yang tidak canggih (dan tidak terlalu hangat) seperti Clostridium acetobutylicum. Masalah dengan jenis mikroba ini adalah bahwa ia diracuni oleh butanol yang dihasilkannya begitu konsentrasi alkohol naik di atas sekitar 2 persen. Masalah pemrosesan ini disebabkan oleh kelemahan inheren dari kelas-mikroba generik, ditambah murah dan berlimpah (pada saat itu) minyak bumi memberi jalan bagi metode penyulingan-dari-minyak yang lebih sederhana dan lebih murah butanol.

Wah, bagaimana waktu berubah. Dalam beberapa tahun terakhir, dengan harga minyak bumi terus naik, dan pasokan dunia meningkat semakin ketat, para ilmuwan telah meninjau kembali fermentasi gula untuk pembuatan biobutanol. Langkah besar telah dibuat oleh para peneliti dalam menciptakan "mikroba perancang" yang dapat mentoleransi konsentrasi butanol yang lebih tinggi tanpa terbunuh.

Kemampuan untuk bertahan dalam lingkungan alkohol konsentrasi tinggi yang keras, ditambah metabolisme superior dari bakteri yang ditingkatkan secara genetis ini telah membentengi mereka dengan daya tahan yang diperlukan untuk menurunkan serat selulosa keras dari bahan baku biomassa seperti kayu pulp dan switchgrass. Pintu telah ditendang terbuka dan realitas biaya kompetitif, jika tidak lebih murah, bahan bakar motor alkohol terbarukan ada pada kita.

Jadi, semua kimia mewah dan penelitian intensif ini, biobutanol memiliki banyak keunggulan dibandingkan etanol yang lebih mudah diproduksi di sini.

• Biobutanol memiliki kandungan energi yang lebih tinggi daripada etanol, jadi ada kerugian bahan bakar yang jauh lebih rendah. Dengan kandungan energi sekitar 105.000 BTUs / galon (dibandingkan dengan etanol sekitar 84.000 BTUs / galon), biobutanol jauh lebih dekat dengan kandungan energi bensin (114.000 BTUs / galon).
• Biobutanol dapat dengan mudah dicampur dengan bensin konvensional pada konsentrasi yang lebih tinggi daripada etanol untuk digunakan dalam mesin yang tidak dimodifikasi. Eksperimen telah menunjukkan bahwa biobutanol dapat berjalan di mesin konvensional yang tidak dimodifikasi pada 100 persen, tetapi sampai saat ini, tidak ada produsen yang akan menjamin penggunaan campuran lebih tinggi dari 15 persen.
• Karena itu kurang rentan terhadap perpisahan di hadapan air (daripada etanol), dapat didistribusikan melalui infrastruktur konvensional (pipa, fasilitas pencampuran dan tangki penyimpanan). Tidak perlu untuk jaringan distribusi yang terpisah.
• Ini kurang korosif daripada etanol. Tidak hanya biobutanol, bahan bakar padat dengan tingkat energi lebih tinggi, tetapi juga lebih mudah meledak daripada etanol.
• Hasil tes EPA menunjukkan bahwa biobutanol mengurangi emisi, yaitu hidrokarbon, karbon monoksida (CO) dan oksida nitrogen (NOx). Nilai yang tepat tergantung pada kondisi engine of tune.

Tapi itu belum semuanya. Biobutanol sebagai bahan bakar motor — dengan struktur rantai panjang dan dominan atom hidrogen — dapat digunakan sebagai batu loncatan dalam membawa kendaraan sel bahan bakar hidrogen ke arus utama. Salah satu tantangan terbesar yang dihadapi pengembangan kendaraan sel bahan bakar hidrogen adalah penyimpanan hidrogen onboard untuk jangkauan berkelanjutan dan kurangnya infrastruktur hidrogen untuk pengisian bahan bakar. Kandungan hidrogen butanol yang tinggi akan membuatnya menjadi bahan bakar yang ideal untuk reformasi di dalam kapal. Alih-alih membakar butanol, reformator akan mengekstraksi hidrogen untuk memberi daya pada sel bahan bakar.

Tidak umum untuk satu jenis bahan bakar untuk memiliki begitu banyak keunggulan yang jelas tanpa setidaknya satu kerugian yang bersinar; namun, dengan argumen biobutanol versus etanol, tampaknya tidak demikian.

Saat ini, satu-satunya kerugian nyata adalah ada lebih banyak fasilitas pemurnian etanol daripada kilang biobutanol. Dan sementara fasilitas pemurnian etanol jauh melebihi jumlah untuk biobutanol, kemungkinan perkuatan pabrik etanol menjadi biobutanol layak dilakukan. Dan ketika penyempurnaan berlanjut dengan mikroorganisme yang dimodifikasi secara genetis, kelayakan konversi pabrik menjadi semakin besar.

Jelas bahwa biobutanol adalah pilihan yang unggul etanol sebagai bensin penggantian bensin tambahan dan mungkin akhirnya. Selama 30 tahun terakhir ini, etanol telah memiliki sebagian besar dukungan teknologi dan politik dan telah menyemaikan pasar untuk bahan bakar motor alkohol terbarukan. Biobutanol sekarang siap untuk mengambil mantel.