Dikaruniai iklim tropis, Indonesia dikenal sebagai salah satu negara megabiodiversitas dunia dengan tingkat endemisitas yang cukup tinggi dan tutupan lahan mulai dari hutan lebat hingga lahan kosong. Pada 2018 lahan marginal Indonesia mencakup sekitar 14 juta Hektar atau 15% dari kawasan non-hutan. Tanah marginal biasanya memiliki potensi dan produktivitas yang rendah karena kesuburan tanahnya yang buruk serta kurangnya pasokan air.

Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) bekerja sama dengan Research Institute for Sustainable Humanosphere (RISH) Universitas Kyoto Jepang telah melakukan kegiatan berjudul Memproduksi Energi dan Bahan Biomassa melalui Revegetasi Alang-alang (Imperata cylindrica), dari 2016 hingga 2022. Tujuan utama kegiatan ini adalah untuk memperkenalkan manfaat teknologi revegetasi ramah lingkungan dari tanah marginal yang didominasi oleh Imperata cylindrica untuk produksi material dan energi.

Kegiatan ini mencakup empat hasil penelitian utama, yaitu (1) Revegetasi lahan alang-alang atau tanah marjinal dengan sorgum super di bawah sistem inter cropping dengan tanaman yang menguntungkan secara ekonomi dan ekologi, (2) Membangun sorgum unggul dengan biomassa tinggi dan kandungan lignin tinggi melalui pemuliaan molekuler, (3) Mengoptimalkan pemupukan dengan memahami mikrobioma tanah-tanaman dan perilaku nutrisi tanaman, (4) Membangun bahan berkelanjutan untuk produksi biopelet dan papan partikel melalui formulasi bahan yang ramah lingkungan.

Penelitian tersebut telah dilakukan di kedua negara, Jepang dan Indonesia. Di Indonesia penelitian ini difokuskan pada tanah marginal di Kalimantan, Nusa Tenggara Timur, dan Jawa yang berkolaborasi dengan perusahaan lokal. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan teknologi yang paling efisien dan optimal untuk menyuburkan tanah marginal terutama yang memiliki kesuburan rendah. Langkah yang paling penting adalah menganalisis sifat fisik kimia tanah dan status mikrobioma tanah tersebut sebelum pelapisan dan setelah tanam. Serangkaian penelitian yang melibatkan analisis laboratorium, studi rumah hijau dan uji coba lapangan dilakukan untuk mengevaluasi formula pemupukan dan status mikrobioma tanah sebelum dan sesudah perkebunan. 

Pekerjaan laboratorium difokuskan pada isolasi dan karakterisasi mikrobioma tanah dan analisis nutrisi, serta studi rumah hijau difokuskan pada perumusan pupuk pada sorgum super yang dipilih. Hal ini menunjukkan pentingnya pemupukan optimal untuk mendukung pertumbuhan sorgum dan meningkatkan toleransi kekeringan. Pemupukan optimal diharapkan juga dapat mengurangi emisi gas rumah kaca dan biaya produksi biomassa.  

Periset BRIN, Subyakto mengatakan, "Tujuan dari kegiatan ini adalah untuk mengembangkan teknologi ramah lingkungan untuk memproduksi bahan berbasis lignoselulosa menggunakan tanaman rumput. Beberapa produk yang dikembangkan yaitu papan partikel, bio-pelet dan bioetanol. Selain itu, telah dilakukan implementasi sosial produk dan _Life Cycle Assessment and Policy Brief_ energi biomassa dari pelet sorgum."

Proses dasar dalam pembuatan papan partikel dari sorgum bagasse dan asam sitrat meliputi persiapan partikel dan perekat, pencampuran partikel dengan perekat, tekanan panas dan pengkondisian. Teknologi kuncinya adalah kandungan asam sitrat (20%), pra-pengeringan partikel (15 jam pada 80ºC), dan suhu tekan (200ºC). Ketika sukrosa ditambahkan dalam asam sitrat, sifat papan partikel meningkat secara signifikan dan memenuhi JIS A-5908. Papan partikel memiliki sifat fisik mekanik yang sangat baik dan daya tahan biologis yang baik, serta dapat digunakan sebagai bahan interior. Pengembangan papan partikel untuk bahan interior menggunakan sorgum bagasse dan perekat alami seperti asam sitrat dan sukrosa baru pertama dilakukan di dunia. Selain itu, papan partikel dari daun alang-alang dan asam sitrat juga telah dikembangkan dan sifat-sifatnya terpenuhi JIS A-5908 serta sudah memperoleh Id paten Indonesia P0074794.

Selain papan partikel, bio-pelet juga telah dibuat dari sorgum bagasse. Nilai kalorinya hampir mirip dengan pelet kayu sekitar 4.000 kkal /kg. Tahapan dasar pembuatan bio-pelet meliputi persiapan partikel sorgum, pemrosesan di mesin pelet dan pengeringan. Dari hasil penelitian beberapa aksesi sorgum dalam pelet sorgum bagasse menunjukkan bahwa semua aksesi sorgum menghasilkan pelet yang baik.

Sebuah perusahaan pelet di Surabaya telah membuat pelet sorgum bagasse secara komersial di pabrik mereka. Pelet sorgum bagasse telah digunakan untuk bahan bakar di industri kecil seperti kerupuk, tahu dan lainnya. Kerja sama dengan perusahaan generator listrik besar menggunakan pelet sorgum bagasse juga telah dilakukan untuk co-firing dengan batubara sebagai bahan bakar mereka. Penggunaan pelet biomassa sebagai co-firing dapat mengurangi emisi gas.

Di sisi lain, sorgum manis diidentifikasi sebagai bahan baku alternatif potensial untuk produksi bioetanol karena sifatnya mengandung kadar gula fermentasi yang tinggi dan siklus hidup yang pendek. Jus sorgum bisa mengandung sebanyak 73 g/L gula, terdiri dari glukosa, fruktosa, dan sukrosa. Jus sorgum manis memiliki kandungan nutrisi yang lengkap, sehingga tidak memerlukan nutrisi tambahan untuk mendapatkan produksi etanol yang tinggi selama fermentasi.   

Fermentasi jus sorgum manis menggunakan sel bebas dan sistem sel yang tidak bergerak menunjukkan bahwa sistem sel bebas memberikan hasil yang lebih baik daripada sistem sel yang tidak bergerak. Konsentrasi etanol dari sistem sel bebas bisa mencapai 35 g/L, yang sesuai dengan 95% dari konversi gula menjadi etanol.

Bioetanol yang dihasilkan harus mengalami distilasi dan dehidrasi untuk mencapai konsentrasi etanol lebih tinggi dari 99.5% jika akan digunakan sebagai biofuel. Namun, hanya perlu distilasi untuk konsentrasi tertentu untuk tujuan lain, seperti dalam industri makanan, kimia atau farmasi.

Asesmen siklus hidup telah dilakukan untuk mengetahui cara terbaik kontribusi pada pengurangan emisi CO2 dengan memeriksa seluruh proses dari tumbuh sorgum di tanah marginal hingga produksi pelet sorgum. Hasil penelitian ini dapat membantu pemerintah Indonesia dalam menggali potensi pemanfaatan lahan marginal untuk pengembangan bioenergi di Indonesia. (TU)

sumber: https://www.brin.go.id/news/113028/produksi-energi-dan-bahan-biomassa-melalui-revegetasi-alang-alang-imperata-cylindrica