Valorisasi Ulva lactuca melalui karbonisasi hidrotermal: Pengaruh suhu, waktu, dan konsentrasi terhadap hidrokar: Valorisasi Ulva lactuca melalui karbonisasi hidrotermal: Pengaruh suhu, waktu, dan konsentrasi terhadap hidrokar

Abstrak

Inggris

The excessive proliferation of Ulva lactuca, a marine macroalga, contributes to eutrophication in many coastal areas and represents an underutilized biomass resource. This study aimed to evaluate the potential of Ulva lactuca as a feedstock for solid biofuel production through hydrothermal carbonization (HTC). Specifically, the effects of temperature, time, and feedstock concentration on the hydrochar yield and properties were investigated. HTC experiments were conducted in a batch reactor at 180–220 °C, with reaction times of 30–90 min and biomass loadings of 1% and 5% (w/w). The resulting hydrochars were analyzed for yield, water and ash contents, higher heating value (HHV), morphology using scanning electron microscopy (SEM), elemental distribution via SEM–energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and functional groups using Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR). Statistical analysis using response surface methodology (RSM) was applied to optimize the process conditions, specifically focusing on the influence of temperature, residence time, and feedstock concentration. The results showed that higher temperatures reduced the hydrochar yield owing to enhanced decomposition, whereas greater feedstock concentrations promoted the yield through polymerization. The maximum yield of 31.3% was obtained at 180 °C with 5% feedstock content. The water content decreased with increasing HTC severity, whereas the ash content varied. The HHV increased with temperature and time, reaching 21.22 MJ/kg at 220 °C, which is comparable to that of low-rank coal. RSM confirmed that temperature and feedstock concentration were the dominant factors influencing the yield. These findings demonstrate the potential of U. lactuca as a sustainable third-generation biomass and provide insights into optimizing HTC to enhance hydrochar quality for bioenergy applications.

Bahasa Indonesia

Pertumbuhan berlebih Ulva lactuca, salah satu makroalga laut, berkontribusi terhadap eutrofikasi di banyak wilayah pesisir dan sekaligus merepresentasikan sumber biomassa yang belum dimanfaatkan secara optimal. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi potensi U. lactuca sebagai bahan baku produksi bahan bakar padat melalui proses karbonisasi hidrotermal (Hydrothermal Carbonization/HTC). Secara khusus, penelitian ini mengkaji pengaruh suhu, waktu, dan konsentrasi bahan baku terhadap hasil dan karakteristik hidrokar. Eksperimen HTC dilakukan dalam reaktor batch pada suhu 180–220 °C, dengan waktu reaksi 30–90 menit dan konsentrasi biomassa 1% serta 5% (b/b). Hidrokar yang dihasilkan kemudian dianalisis mencakup rendemen, kadar air dan abu, nilai kalor atas (Higher Heating Value/HHV), morfologi menggunakan mikroskop elektron pemindai (SEM), distribusi unsur dengan SEM–EDX, serta gugus fungsi melalui spektroskopi inframerah transformasi Fourier (FTIR). Proses optimasi dilakukan menggunakan RSM dengan parameter suhu, waktu, dan konsentrasi bahan baku. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan suhu menurunkan rendemen hidrokar akibat dekomposisi yang lebih intensif, sementara peningkatan konsentrasi bahan baku meningkatkan rendemen melalui reaksi polimerisasi. Rendemen maksimum sebesar 31,3% diperoleh pada suhu 180 °C dengan konsentrasi 5%. Kadar air menurun seiring dengan meningkatnya tingkat keparahan HTC, sedangkan kadar abu bervariasi. Nilai HHV meningkat seiring dengan suhu dan waktu, mencapai 21,22 MJ/kg pada suhu 220 °C, setara dengan batubara peringkat rendah.. Analisis RSM menegaskan bahwa suhu dan konsentrasi biomassa merupakan faktor dominan yang memengaruhi rendemen. Temuan ini menunjukkan potensi U. lactuca sebagai biomassa generasi ketiga yang berkelanjutan dan memberikan wawasan untuk mengoptimalkan kondisi HTC guna meningkatkan kualitas hidrokar bagi aplikasi bioenergi.

Kata kunci

• green algae
• optimization
• solid fuel
• RSM
• sustainable biomass
• alga hijau
• bahan bakar padat
• biomassa berkelanjutan
• optimasi