Apa itu Biohidrogen: Pengertian, Generasi, Produksi, Faktor, Prospek

Biohidrogen sekarang sedang diproduksi secara komersial sebagai “Biofuel”. Biohidrogen adalah biofuel canggih, yang memanfaatkan biomassa atau organisme hidup untuk produksinya. Biohidrogen sekarang dianggap terbaik di antara semua biofuel karena ia memenuhi semua kebutuhan energi karena dapat diperoleh dari sumber daya berkelanjutan seperti:

  • Pemisahan biologis molekul air
  • Dengan konversi biomassa
  • Dengan pemisahan termal matahari air

Biohidrogen adalah jenis biofuel seperti yang lain yaitu bioetanol, biodiesel, bio-minyak, dll. Hidrogen dapat diproduksi dengan metode kimia dan biologis. Metode, dimana hidrogen diproduksi secara biologis dengan menggunakan mikroorganisme, dalam bioreaktor akan disebut sebagai Biohydrogen. Dengan kata sederhana, kita dapat mengatakan konversi biologis hidrogen menjadi biohidrogen melalui mikroorganisme dikenal sebagai biohidrogen.

Pengertian Biohidrogen

Biohidrogen adalah biofuel yang merupakan sumber energi yang menggunakan mikroorganisme hidup untuk konversi hidrogen menjadi biohidrogen melalui proses fermentasi dan fotolisis dalam wadah khusus atau bioreaktor.

Generasi biofuel

Ada tiga generasi biofuel yang meliputi:

  • Biofuel dibuat dari tanaman pangan dan residunya disebut sebagai “Biofuel generasi pertama”.
  • Biofuel yang dibuat dari tanaman atau limbah non pangan disebut sebagai “Biofuel generasi kedua”.
  • Dan biofuel yang dibuat dengan menggunakan mikroorganisme disebut sebagai “Biofuel generasi ketiga” atau “Biofuel canggih”.

Di antara tiga generasi biofuel ini, Biohidrogen masuk dalam kategori biofuel generasi ketiga atau biofuel maju. Biofuel generasi ketiga memiliki keunggulan tertentu dibandingkan biofuel generasi pertama dan kedua.

Produksi biofuel generasi pertama telah meningkatkan tingkat harga bahan makanan, sedangkan biofuel generasi ketiga tidak.

Biofuel generasi kedua membutuhkan lebih banyak area permukaan atau tanah untuk produksi biofuel, sedangkan biofuel maju membutuhkan area yang lebih kecil untuk produksi dan memiliki efisiensi untuk menangkap energi matahari 10 kali lipat dari generasi kedua.

Sifat hidrogen yang ideal sebagai Biofuel

Dalam pikiran semua orang, akan ada pertanyaan, mengapa itu hidrogen? Jadi, kita akan membahas beberapa sifat hidrogen yang ideal, itulah mengapa ia digunakan sebagai “Biofuel”.

Ada beberapa sifat unik hidrogen yang membuatnya ideal untuk produksi sebagai biofuel:

  • Hidrogen memiliki kepadatan energi tiga kali lebih tinggi daripada bensin dan solar.
  • Hidrogen sangat mudah terbakar yang bisa digunakan sebagai bahan bakar.
  • Pembakaran hidrogen hanya menghasilkan air yang tidak berkontribusi terhadap polutan gas.
  • Efisiensi penyediaan energi lebih banyak, dengan sedikit penggunaannya.
  • Bertindak sebagai pembawa energi karena hidrogen memerangkap sinar matahari, angin, air sebagai sumber terbarukan.
  • Hidrogen dapat digunakan sebagai bahan bakar transportasi, dengan menyimpannya sebagai “Hidrida Logam”.
  • Itu dapat dengan mudah diproduksi oleh sumber energi terbarukan seperti matahari, angin, air dll.

Keterbatasan hidrogen sebagai Biofuel:

  • Penyimpanan hidrogen sulit.
  • Ada batasan biaya teknologi kompetitif untuk produksi biofuel.
  • Pemanfaatan hidrogen cukup sulit.
  • Hidrogen dapat dengan mudah lepas dari atmosfer ke angkasa.
  • Kehadiran oksigen meracuni mikroba, yang menghasilkan hidrogen.

Produksi Biohidrogen

Produksi biohidrogen adalah melalui dua metode biologis:

  • Melalui proses fermentasi: Ini melibatkan dua metode yaitu foto fermentasi dan fermentasi gelap.
  • Melalui fotolisis: Ini juga melibatkan dua metode yaitu fotolisis langsung dan fotolisis tidak langsung.

Fermentasi

Biohidrogen dapat diproduksi dengan proses fermentasi. Fermentasi Biohidrogen dilakukan dengan menggunakan mikroorganisme seperti bakteri. Prosesnya dilakukan dengan adanya fermentasi cahaya mis. Foto atau tidak adanya fermentasi gelap.

Fotofermentasi

Proses ini memanfaatkan organisme fotosintesis dan sumber cahaya tambahan. Organisme yang digunakan dalam fermentasi foto melakukan proses fotosintesis dengan menggunakan fotosistem-I hanya untuk produksi hidrogen. Untuk pemisahan air, organisme ini tidak hanya membutuhkan sumber cahaya tambahan tetapi juga menggunakan asam organik seperti asam asetat untuk menghasilkan hidrogen, dengan menyumbangkan elektronnya.

Dalam fotofermentasi, kita dapat melihat dalam persamaan, tidak ada evolusi oksigen, oleh karena itu merupakan jenis fotosintesis anoksigenik.

Fermentasi gelap

Ini adalah proses yang menjadikan penggunaan karbohidrat sebagai sumber energi atau karbon. Fermentasi gelap tidak membutuhkan sumber energi cahaya. Selain karbohidrat seperti glukosa, ia juga dapat menggunakan substrat lain seperti senyawa organik, polimer (pati, selulosa, dll.), Biomassa alga, dll.

Fermentasi gelap adalah proses yang sangat kompleks untuk dilakukan, yang membutuhkan serangkaian reaksi biokimia.

Rincian glukosa menjadi piruvat dan NADH: Selama langkah ini, glukosa diubah menjadi piruvat oleh fosforilasi NAD menjadi NADH.

Konversi piruvat menjadi asetil KoA: Konversi piruvat menjadi asetil KoA dapat dikatalisis dengan menggunakan dua enzim.

Katalisis oleh ferredoxin oksidoreduktase

Katalisis oleh lyase format

Reoksidasi ferredoksin: Langkah ini melibatkan reoksidasi ferredoksin oleh enzim Fe-fe hidrogenase.

Produksi hidrogen

Biofotolisis

Itu membuat penggunaan organisme fotoautotrofik seperti mikroalga dan cyanobacteria. Organisme ini menggunakan cahaya sebagai sumber energi dan karbon dioksida sebagai sumber karbon untuk pemisahan hidrogen.

Oleh karena itu dalam biofotolisis, produksi hidrogen berada dalam kondisi anaerob.

Fotolisis langsung

Itu membuat penggunaan cahaya matahari sebagai sumber cahaya dan ganggang fotosintesis untuk mengubah air menjadi energi kimia atau untuk menghasilkan hidrogen.

Fotolisis langsung melibatkan dua langkah untuk pembuatan Biohidrogen:

Penyerapan sinar matahari oleh fotosistem-II ganggang mengarah pada oksidasi air menjadi molekul elektron, proton dan oksigen.

Penyerapan sinar matahari oleh fotosistem-I dari ganggang mengarah pada transfer elektron ke ferredoxin dan ke enzim hidrogenase melalui rantai transpor elektron. Rekombinasi proton dan elektron untuk produksi gas hidrogen.

Proses ini juga disebut sebagai fotolisis Satu tahap, di mana hidrogen dapat diproduksi langsung dengan menggunakan air, energi cahaya, dan sistem fotos alga.

Fotolisis tidak langsung

Proses ini membuat penggunaan mikroorganisme fotosintesis seperti mikroalga, cyanobacteria dll. Fotolisis tidak langsung juga mengubah energi matahari menjadi energi kimia dengan serangkaian dua langkah:

Pada langkah pertama, ada produksi biomassa oleh sistem fotosintesis. Langkah kedua melibatkan pemanfaatan biomassa yang kaya karbohidrat untuk menghasilkan Biohydrogen.

Fotolisis tidak langsung melibatkan penghilangan hidrogen dan oksigen pada berbagai tahap selama proses tersebut hanya untuk menghindari sensitivitas enzim hidrogenase. Ini melibatkan dua tahap untuk menyelesaikan suatu reaksi, sehingga disebut sebagai fotolisis dua tahap.

Cyanobacteria yang digunakan dalam proses fotolisis tidak langsung adalah Gloebacter sp., Synechocystic sp. Dll

Faktor-faktor yang mempengaruhi produksi Biohidrogen

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi produksi Biohidrogen:

Suhu: Bakteri termofilik memberikan hasil maksimum hidrogen daripada bakteri mesofilik. Dengan kata sederhana, suhu adalah faktor yang tergantung pada jenis mikroorganisme dan substrat yang digunakan untuk produksi hidrogen.

pH: Mikroorganisme penghasil hidrogen bekerja jauh di bawah pH 5,5-6,0.

Waktu retensi hidrolik: Untuk, hasil hidrogen yang memuaskan, waktu retensi hidrolik harus antara 8-14 jam. Waktu retensi hidrolik juga dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti komposisi substrat, jenis substrat, jenis mikroorganisme, dll.

Tekanan parsial hidrogen: Tekanan parsial hidrogen harus rendah yang dapat meningkatkan hasil produksi hidrogen sebesar 68%.

Prospek masa depan Biohidrogen

Biohidrogen dianggap sebagai “bahan bakar masa depan” karena kepadatan energinya yang tinggi, emisi nol karbon dioksida dan faktor-faktor lain yang telah kita bahas.

Selain itu, beberapa penelitian juga sedang dilakukan untuk meningkatkan teknologi dan produksi biohidrogen. Ada ruang lingkup pengembangan di setiap bidang, dan teknologi kita meningkat setiap hari.

Oleh karena itu, penggunaan hidrogenase toleran-oksigen, peningkatan produksi hidrogen dengan penggunaan substrat minimal, pengembangan metode yang hemat biaya untuk produksi komersial hidrogen, dll. Adalah bidang-bidang perbaikan.

Loading...

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *