Dalam artikel hari ini, kami akan memberi tahu Anda semua yang perlu Anda ketahui tentang budidaya alga. Dari mengapa ganggang itu penting, penggunaan, budidaya ganggang, bagaimana mereka digunakan untuk biofuel, dan masih banyak lagi.
Alga (Lat. Algae), kelompok luas yang didominasi oleh organisme akuatik, organisme autotrofik fotosintesis (dari uniseluler hingga multiseluler), menyerupai tumbuhan yang dikenal sebagai fitoplankton, lebih dikenal sebagai organisme tumbuhan hidup tanpa akar, daun, atau bunga. Diperkirakan ada lebih dari 25.000 spesies alga. Sebagian besar sebagian besar adalah rumput laut di lautan; sisanya terdiri dari ganggang air tawar. Bunga air, lumut air, tumbuhan laut, atau lamun adalah semua bentuk alga. Alga memiliki ukuran yang berbeda, dari picoplankton kecil yang harus ditingkatkan 1.000 kali sebelum kita dapat melihatnya, hingga rumput raksasa di lautan hingga panjang 160 kaki.
Fitur umum dari semua alga adalah fotosintesis, di mana mereka menghasilkan oksigen sebagai produk sampingan (tidak seperti beberapa bakteri fotosintetik). Dengan pengecualian biru-hijau, alga adalah eukariota, yaitu sel-selnya mengandung organel termasuk nukleus dan mitokondria yang dipisahkan oleh membran sitoplasma. Alga eukariotik juga mengandung kloroplas yang mengandung pigmen untuk penyerapan energi matahari selama proses fotosintesis. Pada kebanyakan alga, dengan pigmen lain yang memberi mereka warna khas (fikoeritrin – merah, fikosianin dan allofikosianin – biru, fukosantin – coklat, violasantin – ungu, dll.), pigmen utama adalah klorofil (a).
Meskipun mereka memiliki banyak kesamaan dengan tanaman terestrial, makroalga bukanlah tanaman nyata karena mereka tidak memiliki sistem vaskular khusus (sistem konduksi cairan dan nutrisi), akar, batang, daun (mengambil nutrisi, cairan, dan gas langsung dari kolom air) dan reproduksi tertutup. organ (bunga atau kerucut). Alga hanya membutuhkan mineral, sinar matahari, dan air untuk mencegahnya mengering. Reaksi biokimia memungkinkan alga untuk membuat makanannya sendiri dari gas dan mineral di sekitarnya.
Penggunaan Alga
Makroalga digunakan sebagai makanan bagi manusia. Di negara-negara Asia, ganggang secara tradisional digunakan dalam makanan. Konsumen terbesar saat ini adalah Jepang, Cina, dan Korea tetapi juga Islandia, Irlandia, dan Kanada. 90% dari permintaan ditutupi oleh budidaya alga dan sekitar 10% berasal dari habitat alami. Cina adalah produsen terbesar ganggang yang dapat dimakan, dengan perkiraan lima juta ton per tahun. Laminaria japonica Japan memproduksi bagian terbesar dari produksi kombo ganggang coklat di Jepang, menghasilkan 600.000 ton ganggang yang dapat dimakan setiap tahun, di mana 75% dari produksinya adalah Nori (ganggang tipis yang digunakan untuk membungkus nasi sushi). Nori terbuat dari spesies Porphyra.
Alga dapat digunakan sebagai suplemen makanan. Alga coklat dikumpulkan, digiling, dan dikeringkan menghasilkan tepung ganggang (bubur), yang digunakan sebagai pakan tambahan untuk ternak.
Konsentrasi serat yang tinggi mempertahankan kelembaban dan konsentrasi mineral yang mengandung alga memperkaya tanah dan merupakan sumber elemen jejak. Oleh karena itu, ganggang juga dapat digunakan sebagai pupuk bermutu tinggi.
Beberapa makroalga memiliki kemampuan untuk menyerap ion logam berat dari perairan yang tercemar, seperti seng atau kadmium. Pengeringan air sering mengandung sejumlah besar bahan organik yang menimbulkan masalah bagi kehidupan di perairan terdekat. Makroalga dapat menggunakan polusi sebagai sumber nutrisi untuk metabolisme mereka dan dengan demikian memurnikan air.
Zat terisolasi seperti agar, alginat, dan karagenan diekstraksi dari berbagai ganggang merah dan coklat dan banyak digunakan di berbagai industri (kosmetik, farmasi, kimia, makanan, tekstil ...).
Mengapa Alga itu penting?
Rata-rata orang Amerika makan 3,5 ons protein sehari, dua kali lebih banyak dari yang dia butuhkan, yang pada akhirnya menjadi tidak berkelanjutan di dunia di mana PBB mengatakan kita perlu menghasilkan 70 persen lebih banyak makanan pada tahun 2050 untuk memberi makan 2,5 tambahan. miliar orang. Mereka tidak merinci bahwa perbedaan antara 70 persen dan 2,5 miliar berasal dari fakta bahwa, kecuali untuk orang baru, perlu untuk menemukan cukup makanan di Bumi bagi mereka yang sudah lapar hari ini.
Oleh karena itu, ganggang adalah solusi yang bagus, terutama karena airnya, karena mereka tidak membutuhkan air tawar, praktis dapat diminum. Saat ini, situasi di seluruh dunia sedemikian rupa sehingga 70 persen dari air tersebut dihabiskan untuk irigasi tanaman dan peternakan. Alga, sebaliknya, dapat tumbuh di lubang, akuarium, lautan, dan dikemas dengan semua nutrisi yang mereka butuhkan, dan mereka hanya membutuhkan sedikit untuk tumbuh sehingga mereka dapat tumbuh bahkan di gurun.
Beberapa jenis alga mengandung begitu banyak protein sehingga membentuk 40 persen dari beratnya. Ini berarti bahwa pada permukaan yang sama, alga ini menghasilkan protein tujuh kali lebih banyak daripada kedelai (yang misalnya sangat dihargai).
CO2? Katakanlah ini, di satu sisi, pertanian (termasuk peternakan) adalah salah satu polutan terburuk di Bumi, dengan 50 persen oksigen dunia berasal dari ganggang. Dengan budidaya ganggang baru, kita akan memiliki lebih banyak organisme yang memproduksi oksigen, dengan mengorbankan lahan pertanian yang luas dan merusak. Semua yang Anda butuhkan untuk menikmati di dalamnya adalah kolam di mana air dipompa, beberapa pupuk dan CO2, dan kemudian semuanya ditinggalkan di bawah sinar matahari.
Dengan demikian, masa depan dipersiapkan untuk menjadi lezat dan bergizi serta 100 persen berkelanjutan.
Biofuel dihasilkan dari Alga
Biofuel turunan alga merupakan salah satu alternatif bahan bakar fosil dan bahkan sumber biofuel lainnya, seperti jagung dan tebu. Mereka termasuk biofuel generasi ketiga, yang mencakup spesies yang belum pernah ditanam sebelumnya dan tidak membahayakan persediaan makanan.
Penelitian laboratorium telah menunjukkan bahwa ganggang dapat menghasilkan hingga tiga puluh kali lebih banyak energi per hektar tanah daripada sereal, seperti kedelai. Biofuel, termasuk ganggang yang diproduksi, semakin banyak diteliti dan diproduksi karena kenaikan harga minyak dunia, dampak buruk gas rumah kaca, dan kebutuhan akan pasokan energi yang aman.
Beberapa keunggulan utamanya adalah dapat tumbuh dengan dampak minimal terhadap biosfer di sekitarnya, dapat tumbuh di air tawar dan air asin, dan tahan terhadap air limbah, serta dapat menyaring air secara alami.
Selain itu, alga secara alami melakukan proses fotosintesis, mengambil CO2 dari lingkungan dan mengubahnya menjadi O2, memurnikan udara dengan mengurangi jumlah gas rumah kaca di atmosfer. Bahan bakar juga dapat terdegradasi secara alami, yang berarti tidak memiliki efek buruk terhadap lingkungan jika terjadi tumpahan. Alga lebih mahal per satuan massa dibandingkan dengan biofuel generasi kedua karena investasi dan biaya operasi yang tinggi tetapi dapat menghasilkan antara 10 dan 100 kali lebih banyak bahan bakar per satuan luas.
Berkontribusi untuk ini adalah kenyataan bahwa peternakan alga juga dapat didirikan secara vertikal, di "lantai", yang tidak terjadi ketika menanam spesies tanaman terestrial. Keterbatasan utama dalam penempatan alga vertikal adalah cahaya yang tersedia yang diperlukan untuk perkembangan alga. Jadi, menurut Departemen Energi AS, hanya 0,42% dari luas permukaannya yang diperlukan untuk sepenuhnya menggantikan bahan bakar minyak bumi dengan bahan bakar turunan alga.
Menurut penelitian dari perusahaan minyak multinasional, biofuel yang diproduksi oleh alga hanya akan menjadi komersial dalam waktu sekitar 20-25 tahun.
Pertanian alga
Alga tumbuh jauh lebih cepat daripada tanaman pangan dan dapat menghasilkan ratusan kali lebih banyak minyak per satuan luas. Karena masa panen alga berlangsung antara 1 dan 10 hari, budidaya mereka memungkinkan panen lebih banyak daripada spesies terestrial, yang biasanya dipanen setahun sekali. Selain itu, alga dapat tumbuh di daerah yang tidak menguntungkan bagi spesies terestrial, termasuk daerah kering, sehingga mengurangi persaingan di daerah tersebut. Sebagian besar penelitian alga berfokus pada pertumbuhan fotobioreaktor yang murah, tetapi juga bersih, dan di kolam terbuka yang tidak mahal pemeliharaannya tetapi juga rentan terhadap kontaminasi.
Polikultur
Sejauh ini, sebagian besar penelitian berfokus pada pertumbuhan hanya satu spesies ganggang yang terpisah. Namun, studi yang lebih baru menunjukkan bahwa budidaya beberapa jenis alga dalam suatu komunitas (polikultur) pada saat yang sama dapat menghasilkan jumlah lipid yang lebih tinggi daripada monokultur, dan bahwa alga polikultur lebih tahan terhadap efek berbagai penyakit dan parasit, dan umumnya terhadap dampak buruk lingkungan.
Produksi Biofuel
Setelah pemanenan alga, biomassa diproses dengan serangkaian operasi, yang dapat bervariasi tergantung pada jenis alga dan bahan bakar yang diinginkan. Bagian dari proses ini saat ini sedang diteliti paling banyak, karena merupakan biaya tertinggi dan hambatan terbesar untuk penggunaan komersial biofuel yang dihasilkan alga.
Dehidrasi
Alga paling sering mengalami dehidrasi, dan zat kaya energi seperti trigliserida diperoleh kembali dari bahan kering menggunakan pelarut. Zat yang dipisahkan dapat diubah menjadi bahan bakar dengan prosedur standar (misalnya trigliserida yang dipisahkan bereaksi dengan metanol menghasilkan biodiesel melalui proses transesterifikasi). Komposisi asam lemak yang berbeda pada jenis alga yang berbeda menghasilkan kualitas bahan bakar yang berbeda.
Pelarutan hidrotermal
Pembubaran hidrotermal adalah proses alternatif di mana ganggang basah terus menerus mengalami suhu tinggi (662°F) dan tekanan tinggi (21.000 kPa). Proses ini menghasilkan minyak mentah, yang dapat disuling lebih lanjut menjadi minyak tanah, bensin atau solar. Antara 50% dan 70% karbon dari alga dapat diubah menjadi bahan bakar. Produk lainnya termasuk air bersih, gas, nitrogen, fosfor, dan kalium.
Dampak Lingkungan
Dibandingkan dengan spesies tanaman terestrial yang digunakan untuk biofuel (misalnya kedelai atau jagung), budidaya mikroalga memiliki dampak lingkungan yang jauh lebih rendah karena kandungan minyak yang lebih tinggi. Alga juga dapat tumbuh di daerah yang tidak berguna untuk budidaya spesies umum dan dapat menggunakan air non-minum yang tidak dapat digunakan saat menumbuhkan spesies lain. Mereka juga dapat tumbuh di permukaan laut, menjadikannya sumber energi bersih dengan dampak kecil pada pasokan makanan dan air serta keanekaragaman hayati. Budidaya alga juga tidak memerlukan penggunaan insektisida atau herbisida apa pun, sehingga menghilangkan sumber polusi tambahan ini. Biofuel yang dihasilkan dari alga jauh lebih tidak beracun daripada bahan bakar berbasis minyak bumi dan juga lebih lambat terdegradasi. Namun, seperti halnya bahan bakar yang mudah terbakar, ada juga risiko penyalaan jika terjadi tumpahan, meskipun risiko ini sedikit lebih rendah daripada bahan bakar berbasis minyak.
Penelitian telah menunjukkan bahwa mengganti bahan bakar fosil dengan sumber energi terbarukan dapat mengurangi emisi CO2 sebanyak 80%. Sistem berbasis alga dapat menangkap hingga 80% CO2 yang dipancarkan oleh pembangkit listrik sambil memungkinkan akses ke sinar matahari. CO2 ini masih akan dilepaskan ke atmosfer oleh pembakaran bahan bakar, tetapi ini setidaknya dimanfaatkan lebih lanjut. Oleh karena itu, kemungkinan pengurangan emisi CO2 terletak pada penghindaran penggunaan bahan bakar fosil. Selain itu, dibandingkan dengan bahan bakar fosil, selama produksi dan pembakaran biofuel berbasis alga, baik sulfur maupun nitrogen oksida tidak dilepaskan ke atmosfer, menghasilkan lebih sedikit karbon monoksida dan hidrokarbon yang tidak terbakar.
Keberlanjutan ekonomi
Dari seluruh proses produksi biofuel alga, saat ini, hambatan terbesar untuk penggunaan komersial adalah biaya investasi yang tinggi dari pabrik pengolahan bahan bakar alga. Eksploitasi alga untuk bahan bakar sebagai alternatif serius untuk bahan bakar fosil telah mulai dipertimbangkan relatif baru-baru ini, setelah meningkatkan kesadaran lingkungan global, dan tidak mengherankan bahwa itu belum kompetitif secara komersial. Kemajuan dapat diharapkan di hampir setiap bagian dari proses, dan dengan demikian meningkatkan efektivitas biaya. Misalnya, kemungkinan peningkatan efisiensi konversi energi matahari menjadi biomassa dari 3 saat ini menjadi kemungkinan 5 hingga 7% disebutkan.
Produk sampingan
Banyak produk sampingan alga dapat digunakan secara berbeda, dengan beberapa memiliki riwayat penggunaan yang lebih lama daripada biofuel. Beberapa di antaranya adalah pewarna dan pigmen alami, antioksidan, dan zat bioaktif lainnya. Bahan kimia dan biomassa berlebih ini memiliki berbagai kegunaan di industri lain.
