Industri penerbangan menghasilkan 2 persen emisi karbon dioksida yang disebabkan manusia secara global. Bagian ini mungkin tampak relatif kecil - untuk perspektif, pembangkit listrik dan pemanas rumah mencapai lebih dari 40 persen - namun penerbangan adalah salah satu sumber gas rumah kaca dengan pertumbuhan tercepat di dunia. Permintaan untuk perjalanan udara diproyeksikan akan berlipat ganda dalam 20 tahun ke depan.
Airlines berada di bawah tekanan untuk mengurangi emisi karbon mereka, dan sangat rentan terhadap fluktuasi harga minyak dunia. Tantangan ini telah memacu minat yang kuat pada bahan bakar jet yang berasal dari biomassa. Bahan bakar bio-jet dapat diproduksi dari berbagai bahan tanaman, termasuk tanaman minyak, tanaman gula, tanaman tepung dan biomassa lignoselulosa, melalui berbagai jalur kimia dan biologi. Namun, teknologi untuk mengubah minyak menjadi bahan bakar jet berada pada tahap pengembangan yang lebih maju dan menghasilkan efisiensi energi yang lebih tinggi daripada sumber lainnya.
Kami adalah teknik tebu, pabrik paling produktif di dunia, menghasilkan minyak yang bisa berubah menjadi bahan bakar bio-jet. Dalam sebuah studi baru-baru ini, kami menemukan bahwa penggunaan tebu rekayasa ini dapat menghasilkan lebih dari 2.500 liter bahan bakar bio-jet per hektar tanah. Secara sederhana, ini berarti bahwa Boeing 747 bisa terbang selama 10 jam dengan bahan bakar bio-jet yang diproduksi di lahan seluas 54 hektar. Dibandingkan dengan dua sumber tanaman yang bersaing, kedelai dan jarak pagar, Tebu akan menghasilkan sekitar 15 dan 13 kali lebih banyak bahan bakar jet per unit tanah.
Menciptakan tebu Multiguna
Bahan bakar bio-jet yang berasal dari bahan baku minyak yang kaya biofuel, seperti camelina dan algae, telah berhasil diuji dalam bukti konsep penerbangan. ASTM International, sebuah organisasi pengembangan standar global, telah menyetujui perpaduan bahan bakar jet berbasis minyak bumi dan bahan bakar terbarukan bertenaga 50:50 untuk penerbangan komersial dan militer.
Namun, meski setelah penelitian dan upaya komersialisasi yang signifikan, volume produksi biofuel saat ini sangat kecil. Membuat produk ini dalam skala yang lebih besar akan memerlukan perbaikan teknologi lebih lanjut dan bahan baku murah yang melimpah (tanaman yang digunakan untuk membuat bahan bakar).
Tebu adalah sumber biofuel yang terkenal: Brasil telah memfermentasi jus tebu untuk membuat bahan bakar berbasis alkohol selama beberapa dekade. Etanol dari tebu menghasilkan energi 25 persen lebih banyak daripada jumlah yang digunakan selama proses produksi, dan mengurangi emisi gas rumah kaca hingga 12 persen dibandingkan dengan bahan bakar fosil.
Kami bertanya-tanya apakah kita bisa meningkatkan produksi minyak alami pabrik dan menggunakan minyak untuk memproduksi biodiesel, yang memberi manfaat lingkungan lebih besar lagi. Biodiesel menghasilkan energi 93 persen lebih banyak daripada yang dibutuhkan untuk membuatnya dan mengurangi emisi sebesar 41 persen dibandingkan dengan bahan bakar fosil. Etanol dan biodiesel keduanya dapat digunakan dalam bahan bakar bio-jet, namun teknologi untuk mengubah minyak nabati menjadi bahan bakar jet berada pada tahap pengembangan yang maju, menghasilkan efisiensi energi yang tinggi dan siap untuk penerapan skala besar.
Ketika kami pertama kali mengusulkan rekayasa tebu untuk menghasilkan lebih banyak minyak, beberapa rekan kami mengira kami gila. Tanaman tebu hanya mengandung 0,05 persen minyak, yang terlalu sedikit untuk dikonversi menjadi biodiesel. Banyak ilmuwan pabrik berteori bahwa meningkatkan jumlah minyak menjadi 1 persen akan menjadi racun bagi pabrik tersebut, namun model komputer kami memperkirakan bahwa kita dapat meningkatkan produksi minyak menjadi 20 persen.
Dengan dukungan dari Departemen Energi Advanced Research Projects Agency-Energy, kami meluncurkan sebuah proyek penelitian yang disebut Plant Engineered to Replace Oil in Sugarcane(Tebu) and Sorghum, atau PETROSS, pada tahun 2012. Sejak itu, melalui rekayasa genetika kami telah meningkatkan produksi minyak dan Asam lemak mencapai 12 persen minyak di daun tebu.
Sekarang kita bekerja untuk mencapai 20 persen minyak - batas teoritis, sesuai dengan model komputer kita - dan menargetkan akumulasi minyak ini ke batang tanaman, di tempat yang lebih mudah diakses daripada di daun. Penelitian awal kami menunjukkan bahwa bahkan saat pabrik yang direkayasa menghasilkan lebih banyak minyak, mereka terus memproduksi gula. Kami menyebutnya engineered plants lipidcane.
Beberapa produk Hasil lipidcane
Lipidcane menawarkan banyak keuntungan bagi petani dan lingkungan. Kami menghitung bahwa lipidcane tumbuh mengandung 20 persen minyak akan lima kali lebih menguntungkan per hektar dari pada kedelai, bahan baku utama saat ini digunakan untuk membuat biodiesel di Amerika Serikat, dan dua kali lebih menguntungkan per hektarnya seperti jagung.
Agar berkelanjutan, bahan bakar bio-jet juga harus ekonomis untuk diproses dan memiliki hasil produksi tinggi yang meminimalkan penggunaan lahan subur. Kami memperkirakan bahwa dibandingkan dengan kedelai, lipidcane yang mengandung 5 persen minyak bisa menghasilkan bahan bakar jet empat kali lebih banyak per hektar tanah. Lipidcane dengan 20 persen minyak bisa menghasilkan lebih dari 15 kali lebih banyak bahan bakar jet per hektar.
Dan lipidcane menawarkan manfaat energi lainnya. Bagian tanaman yang tersisa setelah ekstraksi jus, yang dikenal dengan ampas tebu, dapat dibakar untuk menghasilkan uap dan listrik. Menurut analisis kami, ini akan menghasilkan lebih dari cukup listrik untuk menyalakan biorefinery, jadi daya surplus dapat dijual kembali, menggantikan listrik yang dihasilkan dari bahan bakar fosil - sebuah praktik yang telah digunakan di beberapa pabrik di Brazil untuk menghasilkan etanol dari tebu.
Dalam mengejar 'energycane'
Penelitian lipidcane kami juga mencakup rekayasa genetika tanaman untuk membuatnya berfotosintesis lebih efisien, yang berarti pertumbuhan lebih lanjut. Dalam artikel 2016 di Science, salah satu dari kami (Stephen Long) dan rekan di institusi lain menunjukkan bahwa meningkatkan efisiensi fotosintesis dalam lipidcane meningkatkan pertumbuhannya sebesar 20 persen. Penelitian pendahuluan dan uji coba lapangan berdampingan menunjukkan bahwa kita telah memperbaiki efisiensi fotosintesis tebu sebesar 20 persen, dan hampir 70 persen dalam kondisi dingin.
Sekarang tim kami mulai bekerja untuk merancang varietas tebu dengan hasil lebih tinggi yang kami sebut "energi Tebu" untuk mencapai lebih banyak produksi minyak per hektar. Kami memiliki lebih banyak tempat untuk ditutup sebelum dapat dikomersialisasikan, namun mengembangkan pabrik yang layak dengan minyak yang cukup untuk memproduksi biodiesel secara ekonomi dan bahan bakar bio-jet merupakan langkah awal yang utama.
Berkomentar u/ kritik & saran yg baik, demi kemajuan bersama,,