Artikel ini menyoroti empat jenis spesies tanaman hidrokarbon di gurun dan semi-gurun. Jenis-jenis tersebut adalah: (1) Parthenium Argentatum (2) Euphorbia (3) Alga dan (4) Pedilanthus Macrocarpus.
Survei Pabrik Hidrokarbon:
Banyak spesies tanaman menghasilkan hidrokarbon yang dapat digunakan sebagai bahan bakar dan bahan kimia tetapi kutipan terkenal dari Martin (1944) harus diperhatikan: Tanaman mengandung karet jauh lebih banyak daripada yang disadari secara umum, tetapi hanya sedikit yang mengandung cukup banyak untuk membuat ekstraksi bermanfaat. Yang paling terkenal adalah karet alam dari pohon karet Hevea. Hidrokarbon semacam itu secara kimiawi lebih tereduksi daripada karbohidrat, yaitu mengandung lebih sedikit oksigen per karbon sehingga dapat digunakan lebih langsung.
Karet alam juga dapat diproduksi dari semak gurun Parthenium argentatum (guayule) dan dalam jumlah besar telah diproduksi di masa lalu di Meksiko.
Bersamaan dengan itu, ada upaya untuk memilih dan mendirikan perkebunan percobaan tanaman yang menghasilkan hidrokarbon dengan berat molekul lebih rendah daripada karet. Idenya adalah untuk mengekstrak cairan dari tanaman tersebut yang akan memiliki sifat yang sangat dekat dengan minyak bumi. Berbagai metode ekstraksi pelarut telah digunakan untuk menguji dan menghilangkan ‘hidrokarbon’, ‘resin’, ‘polifenol’, minyak mentah bio’ dari tanaman dan bagian tanaman.
Pekerjaan yang paling terkenal adalah karya Calvin di California yang menggunakan spesies Euphorbia dengan tujuan untuk menghasilkan setara dengan sekitar 20 barel minyak per hektar per tahun di lingkungan semi-kering {jenis gurun). Selain itu, pohon telah diidentifikasi di Brasil (Cobafeira sp. dan Croton sp.) yang menghasilkan ‘minyak’ yang dapat digunakan secara langsung atau memerlukan beberapa pemrosesan sebelum digunakan di mesin.
Pencarian sistematis untuk spesies tanaman dengan kandungan hidrokarbon yang tinggi telah dilakukan secara sporadis di masa lalu Upaya tersebut telah dilakukan untuk tanaman penghasil lateks karena lateks merupakan emulsi seperti susu dari sekitar 30% hidrokarbon, dan sisanya air. Karet alam adalah produk lateks yang paling dikenal tetapi banyak spesies tumbuhan, misalnya Euphoibiaceae, menghasilkan hidrokarbon (‘minyak’) dalam lateksnya dengan berat molekul yang jauh lebih rendah daripada karet.
Calvin adalah nenek moyang dan beralasan bahwa tanaman menghasilkan bahan seperti hidrokarbon. Ia mengemukakan bahwa anggota famili Euphorbiaceae dan genus Euphorbia hampir setiap spesies merupakan tumbuhan penghasil getah. Spesies ini mengandung hidrokarbon dengan berat molekul jauh lebih rendah daripada karet Hevea (anggota Euphorbiaceae, tumbuh di iklim tropis). Calvin kemudian (1979) menyimpulkan bahwa jenis eksplorasi memunculkan dua pendekatan praktis untuk sumber daya terbarukan.
Gunakan hidrokarbon karena berasal dari tanaman itu sendiri sebagai minyak mentah, saring, buang sterol yang dikandungnya, pecahkan sisa senyawa menjadi etilen, propilena, dll., lalu buat kembali bahan kimia lain dari produk tersebut; pendekatan ini dapat segera dikembangkan.
Pelajari bagaimana berat molekul dikendalikan dan untuk memanipulasi tanaman untuk membangun bahan dengan berat molekul yang diinginkan, sebuah pendekatan yang akan lebih lama dan lebih kompleks dengan menggunakan tanaman sebagai kendaraan pengumpul dan konstruksi. Di Arizona (Mc Laughlin & Hoffman 1982) dan Australia (Stewart et al 1982) survei studi ekstensif telah dilakukan untuk tanaman penghasil “bio crude” (ekstrak gabungan dari sikloheksana dan etanol).
Di Arizona, seratus sembilan puluh lima spesies tanaman asli Amerika Serikat bagian barat daya dan Meksiko barat laut disurvei untuk stok pakan potensial untuk produksi minyak mentah bio di lahan kering. Minyak mentah bio adalah hidrokarbon dan fraksi kimia mirip hidrokarbon dari tumbuhan yang dapat diekstraksi dengan pelarut organik dan ditingkatkan menjadi bahan bakar cair dan bahan baku kimia. Tanaman dievaluasi menggunakan satu set model yang memberikan perkiraan biaya produksi minyak dan energi. Tumbuhan yang menghasilkan eksudat lateks atau resin memiliki persentase ekstrak energi tinggi tertinggi.
Ringkasan persentase yang dapat diekstraksi pada 195 spesies tumbuhan barat daya (McLaughlin & Hoffmann 1982):
Hasil minyak mentah bio bervariasi dari 12-30 barel/ha/tahun di antara tanaman yang terdaftar. Ampas tebu setelah ekstraksi pelarut akan memiliki beberapa pilihan termasuk pembakaran langsung untuk menghasilkan uap dan listrik, pembuatan pakan ternak atau amandemen tanah, atau konversi lebih lanjut menjadi produk energi lainnya.
Di Amerika Serikat studi tambahan telah terkonsentrasi pada Asclepias (milkweed). Studi Australia adalah analisis potensi produksi bahan bakar cair dari empat tanaman yang mengandung resin. Calon spesies tanaman untuk berbagai daerah di Australia, perkiraan hasil dan biaya (Stewart et al. 1982).
Data dirangkum dalam tabel di bawah ini:
Sejumlah penelitian lain tentang hidrokarbon yang dapat diekstraksi telah dipublikasikan selama dekade terakhir. Banyak yang dilaporkan dalam artikel di “Biomassa’, ‘Botani Ekonomi’, ‘Abstrak Biomassa’ (IEA), Direktori dan Buku Pegangan Bio-Energi Internasional’ (Bio-Energy Council) mencerna energi dll.,. Studi-studi ini berasal dari berbagai negara seperti Brasil, Ethiopia, Afrika Selatan, Yunani, Australia, AS, Chili, India, dll. Untuk informasi detail, lihat Campos-Lopez dan Anderson (1983).
Jenis:
Ketik # 1. Parthenium Argentatum:
Guayule (Pathenium argentatum) adalah anggota famili Asteraceae dan berasal dari daerah semi-kering di Meksiko utara-tengah dan Texas selatan di mana ia tersebar di dataran seluas 338.000 km2. Seperti banyak tanaman daerah kering membutuhkan banyak sinar matahari dan suhu malam yang rendah. Namun, ini adalah salah satu tanaman gersang yang telah dibudidayakan di luar habitat normalnya. Guayule adalah semak endemik Gurun Chihuahuan.
Populasi alami guayule pertama kali dieksploitasi untuk karet hampir seabad yang lalu di Meksiko, dan baru-baru ini, Amerika Serikat dan negara lain telah memulai proyek penelitian untuk mengembangkan guayule sebagai sumber komersial karet alam.
Tanaman berumur dua tahun biasanya menghasilkan sekitar 10% karet dari berat keringnya; beberapa varietas menghasilkan sebanyak 25% dan, dengan stimulan kimia, produksi karet dapat ditingkatkan pada tahap awal pertumbuhan hingga 30%. Karet Guayule tidak ditemukan dalam sistem laktifer khusus, tetapi dalam parenkim batang dan akar sebagai partikel lateks yang ukurannya serupa dengan yang diperoleh dari Hevea .
Untuk alasan ini tidak dapat disadap ‘tetapi harus diekstraksi dari jaringan, dan karena tidak mengandung antioksidan alami, ia terdegradasi dengan cepat jika bersentuhan dengan udara, sehingga tanaman harus diproses dalam beberapa hari setelah panen. Panen seluruh tanaman dan akar setelah 3 tahun memberikan hasil 2270 kilo/ha.
Produk penting lainnya adalah konstituen terpenoid yang ada di resin batang dan daun. Banyak ester seskuiterpen baru dan lakton seskuiterpen dari guayule telah diidentifikasi. Turunan dari guayulyines (sesquiterpene esters) adalah fungisida yang efektif dan dalam beberapa kasus menghambat pemberian makan larva pada guayulin.
Akan tetapi, apakah suatu negara dapat menetapkan guayule sebagai tanaman yang layak secara ekonomi, tergantung pada banyak faktor. Pertama, kenaikan harga minyak bumi dan karena itu daya saing yang lebih besar dengan karet sintetis. Guayule dapat menjadi sumber karet poliisoprena yang diproduksi secara lokal. Nampaknya dalam beberapa dekade mendatang akan ada pasar untuk semua karet alam daripada yang dapat diproduksi, apakah Hevea , guayule, atau tanaman lain.
Konsumsi karet dunia terus meningkat, dan karet alam masih lebih disukai dalam banyak aplikasi. Selain itu, Hevea hanya dapat dibudidayakan di zona tropis terbatas, yang membuatnya rentan terhadap masalah politik, ekonomi, atau biologis. Kedua, kebutuhan untuk menstabilkan margin gurun, untuk menemukan tanaman yang beradaptasi dengan lingkungan gurun, dan untuk menyediakan pekerjaan dan pendapatan bagi penghuni gurun di mana pertanian tanaman konvensional berisiko atau tidak mungkin dilakukan.
Ketik # 2. Euphorbia:
Ada lebih dari 2000 spesies Euphorbia tetapi hanya dua yang ‘dikembangkan’ dalam dekade terakhir; mungkin ada spesies lain yang juga harus diperiksa dengan cermat. Penanaman uji baru-baru ini diketahui telah dilakukan di California dan Arizona dari Euphorbia lathyris, dua tahunan setinggi sekitar 1-2 m yang membutuhkan waktu bertahun-tahun untuk panen. E. lathyris adalah tanaman iklim yang lebih sedang dan tidak beradaptasi dengan baik pada lingkungan kering seperti E. tirucalli.
- lathyris telah diusulkan oleh Calvin (1979) sebagai tanaman hidrokarbon dan gula, yang dapat menghasilkan 25 ton/ha/tahun bahan kering, mengandung sekitar 2 ton minyak dan 5 ton gula dengan nilai energi total 4 juta kkal . Hidrokarbon dari Euphorbia mengandung proporsi tinggi senyawa C 15 seperti trimer terpene dengan berat molekul sekitar 20.000 yang dapat dibuat untuk menghasilkan produk yang serupa dengan yang diperoleh dari naptha, salah satu bahan baku utama industri kimia yang berasal dari minyak bumi. .
- tirucallii banyak ditanam di daerah kering dan semi-kering di Afrika untuk pagar hidup dan di sekitar rumah. Setelah 18-24 bulan hasil pertumbuhan mencapai 20 ton bahan kering sendiri/ha/tahun telah dilaporkan. Pendirian perkebunan tampaknya relatif mudah dan pertumbuhan kembali setelah penebangan pertama tampaknya mungkin dilakukan.
Ketik # 3. Alga:
Botryococcus braunii telah terbukti menghasilkan 70% ekstraknya sebagai cairan hidrokarbon yang sangat mirip dengan minyak mentah. Hal ini menyebabkan pekerjaan melumpuhkan ganggang ini dalam matriks padat seperti alginat dan poliuretan dan menggunakan sistem aliran untuk menghasilkan hidrokarbon. Spesies alga hijau Dunaliella yang ditemukan di Laut Mati menghasilkan gliserol, -karoten dan juga protein. Alga ini tidak memiliki dinding sel dan tumbuh dalam konsentrasi garam yang sangat tinggi sehingga untuk mengimbangi garam yang tinggi secara eksternal, ia menghasilkan gliserol secara internal. Alga Phaeodactylum tricornutum telah terbukti memiliki 25% lemak dan 50% protein, sedangkan Neochloris oleoabundans mengandung 35-45% lemak berminyak. Alga biru-hijau Spirulina mengandung 75% protein, memiliki hasil yang baik dan tumbuh dengan baik pada pH tinggi di iklim panas seperti Chand (Afrika Utara) dan Meksiko di mana ia telah dimakan selama berabad-abad.
Jenis #4. Pedilanthus Macrocarpus:
Pedilanthus adalah genus Meksiko kecil dan sirkum-Karibia dari suku Euphorbieae (Euphorbiaceae). Tumbuhan yang termasuk dalam genus ini lebih dikenal sebagai slipper spurges (dinamai demikian karena perbungaannya yang aneh – cyathium).
Spesies yang termasuk genus ini berkisar dari pohon gugur tropis hingga sukulen gurun. Pedilanthus macrocarpus ditemukan di hutan duri gersang pesisir barat Meksiko dan Gurun Sonoran Baja California. Pedilanthus macrocarpus dari Baja California kaya akan karet alam dan alkana dengan berat molekul tinggi; keduanya merupakan senyawa yang berpotensi berguna (Proksch et al. 1981. Sternburg & Rodriguez 1982).
Kehadiran cis-1, 4-poliisoprena (karet) terdeteksi dan dikonfirmasi dengan spektroskopi Hl-NMR. Spektrumnya konsisten dengan yang diperoleh dari sumber karet lain seperti Parthenium argentatum (guayule) dan Hevea brasiliensis walaupun ukuran polimernya agak lebih kecil. Karet yang dimurnikan dari P. macrocarpus dapat mencapai 28 persen dari berat kering lateks.
Total kandungan karet dan alkana pada spesies Pedilanthus (Sternburg):
Gurun telah menetapkan bahwa banyak spesies seperti Parthenium argentatum dan Pedilanthus macrocarpus mampu menghasilkan karet dalam jumlah yang sebanding dengan yang dihasilkan oleh tanaman hidrokarbon yang didirikan secara komersial – Hevea .
