ABSTRAK
Eksploitasi bahan bakar minyak bumi yang ekstrem telah meningkatkan kekhawatiran seputar pemanasan global akibat meningkatnya emisi gas rumah kaca, yang pada tahun 2040 diperkirakan akan meningkat sekitar 43 miliar metrik ton. Biofuel telah mendapatkan popularitas dalam beberapa tahun terakhir karena prospeknya yang terbarukan dan ramah lingkungan. Biodiesel generasi kedua dihasilkan dari bahan baku yang tidak dapat dimakan seperti sampah makanan, dan disarankan memiliki dampak negatif yang lebih kecil terhadap lingkungan dan tidak mengancam ketahanan pangan. Sampah buah yang dapat dimakan (7,65 kg/orang) dan sampah sayuran yang dapat dimakan (16 kg/orang) disarankan memiliki kontribusi tertinggi dalam 38% sampah makanan global. Setiap tahun, ini setara dengan 15,78 m 2 penggunaan lahan pertanian, 1,358 kg setara CO 2 , 232,87 g penggunaan nitrogen, 3810,6 L penggunaan air tawar, dan 38,544 g penggunaan fosfor per orang untuk produksi pertanian. FVW meliputi kulit, biji, tanaman, daun, jerami, batang, akar, atau umbi. Limbah ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk biofuel alih-alih dibakar, dibuang, atau ditimbun, yang menyebabkan masalah ekonomi, lingkungan, dan kesehatan seperti penyakit yang ditularkan melalui air, penyakit pernapasan, dan penyakit paru-paru. Mengubah massa lignoselulosa menjadi energi hijau termasuk biogas, bioetanol, dan biohidrogen dapat membantu dalam pengelolaan limbah pertanian sekaligus berkontribusi pada model netral karbon. Penelitian sebelumnya telah menunjukkan potensi penggunaan limbah buah dan sayuran dalam pembangkitan energi, bahan bakar jet, dan mesin diesel umum. Tinjauan ini berfokus pada kemajuan terbaru dalam teknologi produksi biofuel, dengan penekanan pada praperlakuan baru, teknologi produksi, dan karya terbaru untuk meningkatkan produksi biofuel dari biomassa lignoselulosa.

1 Pendahuluan
Populasi global diperkirakan mencapai 11,2 miliar pada tahun 2100 (Awogbemi, Kallon, dan Owoputi 2022 ). Lonjakan populasi menuntut percepatan produksi pertanian, yang dapat menyebabkan degradasi sumber daya alam, peningkatan permintaan lahan, dan emisi gas rumah kaca (GRK) yang tinggi (Giwa dan Akanbi 2020 ). Lebih dari 600 juta mobil penumpang digunakan secara global, yang menggunakan sekitar 930 juta galon bensin setiap hari. Pola konsumen ini memengaruhi aspek sosial ekonomi dan lingkungan terutama karena minyak mentah diperkirakan hanya bertahan sekitar 45 tahun (Shehu et al. 2019 ). Selain itu, transportasi berkontribusi terhadap 15% emisi GRK dunia dan 23% dari total emisi CO2 terkait energi (Jeswani et al. 2020 ). Diperkirakan bahwa sektor transportasi sendiri mengeksploitasi lebih dari 70% dari semua bahan bakar minyak bumi, dan pada tahun 2070–2080, kelangkaan minyak bumi global akan terjadi. Eksploitasi ekstrem bahan bakar minyak bumi ini telah menyebabkan berbagai kerugian, termasuk emisi GRK, yang pada tahun 2040 diperkirakan akan meningkat sekitar 43 miliar metrik ton, sementara emisi karbon dioksida diperkirakan akan berlipat ganda dalam 20 tahun ke depan. Hal ini telah menimbulkan kekhawatiran tentang pemanasan global. Oleh karena itu, sumber energi alternatif sangat dibutuhkan saat ini (Malode et al. 2021 ; Fazzino et al. 2021 ).

Limbah pertanian diklasifikasikan menjadi: sisa tanaman, termasuk polong biji, batang, sekam, gulma, dan daun; limbah ternak yang terdiri dari kotoran, urin, pakan yang dibuang, dan air cucian; produk sampingan peternakan unggas seperti bulu, kotoran, pakan yang tumpah; limbah rumah pemotongan hewan seperti rambut, tulang, dan daging; limbah agroindustri termasuk molase, kulit dan bubur buah dan bungkil biji minyak; dan limbah yang berasal dari kegiatan akuakultur seperti sisa pakan dan kotoran (Sikiru et al. 2024 ). Sebagian besar limbah pertanian ini dikelola dengan cara dibakar, dibuang, atau ditimbun, yang menimbulkan masalah ekonomi, lingkungan, dan kesehatan (Ufitikirezi et al. 2024 ). Sekitar 61,2 miliar pon limbah makanan (FW) ditimbun, yang berkontribusi terhadap masalah seperti perubahan iklim, karena menyumbang 18% dari seluruh pelepasan metana di Amerika Serikat (Ul Ain et al. 2023 ). Selain itu, produksi metana dalam jumlah besar melalui tempat pembuangan sampah telah menyebabkan 2,6% dari total emisi GRK di UE (Voca dan Ribic 2020 ). Selain itu, penimbunan sampah merupakan ancaman serius yang mencemari udara dan air tanah. Penimbunan sampah mengontaminasi daerah sekitarnya dengan memberikan kondisi pertumbuhan yang menguntungkan bagi hewan pengerat, serangga, dan patogen, yang akhirnya menyebabkan wabah penyakit besar, seperti penyakit yang ditularkan melalui air (diare, kolera, dll.), penyakit pernapasan (asma, infeksi branchiate, dll.), dan penyakit paru-paru (Gebre et al. 2023 ; Pour dan Makkawi 2021 ). Dampak FW pada sumber air dan lahan juga semakin memburuk. Sekitar 250 km2 air tawar, dan seperempat air tawar global hilang secara tidak perlu karena FW. Sementara, setiap tahun, sekitar 1,4 miliar hektar lahan digunakan untuk menanam makanan yang tidak akan pernah dimakan (Rajendran et al. 2022 ).

Biomassa adalah bahan organik yang berasal dari tanaman hidup dan dapat diisi ulang atau diperbarui secara alami (Kataya et al. 2023 ). Bahan bakar yang diproduksi melalui bahan biologis disebut “biofuel” (Giwa dan Akanbi 2020 ). Biodiesel generasi pertama diproduksi dari produk stok yang dapat dimakan seperti minyak kedelai, biodiesel generasi kedua dihasilkan dari bahan baku yang tidak dapat dimakan seperti sampah makanan, dan biodiesel generasi ketiga berasal dari mikroorganisme seperti alga atau jamur (Demiray, Karatay, dan Dönmez 2022 ). Biofuel dianggap sebagai pengganti potensial untuk bahan bakar fosil, dan dapat memperlambat laju perubahan iklim, meningkatkan keamanan bahan bakar, mengurangi emisi berbahaya, dan meningkatkan kinerja pada mesin pembakaran internal. Produksi biofuel telah meningkat secara global dari 1.125 juta barel setara minyak per hari (mboe/d) pada tahun 2010 menjadi 1.790 mboe/d pada tahun 2019 (Awogbemi et al. 2022 ).

Badan Energi Internasional (IEA) menyarankan bahwa pada tahun 2050, sekitar sepertiga dari semua bahan bakar transportasi dapat digunakan dari biofuel (Jeswani et al. 2020 ). Oleh karena itu, biofuel dapat menghasilkan keuntungan finansial dan sosial yang positif serta kesempatan kerja. Menanam, memelihara, dan menggunakan tanaman vitalitas untuk pembangkitan biofuel dapat menciptakan lapangan kerja di negara-negara maju, dan dapat mengurangi kemiskinan (Malode et al. 2021 ; Sikiru et al. 2024 ). Bahan bakar berbasis biomassa memiliki potensi untuk menstabilkan sumber pendapatan bagi petani, yang dianggap sebagai komunitas paling rentan dalam rantai pasokan pertanian (Gheewala 2023 ). Sebagai bagian dari upaya global untuk memenuhi keberlanjutan lingkungan dan ketahanan pangan, Perserikatan Bangsa-Bangsa telah menggunakan inisiatif tujuan pembangunan berkelanjutan (SDGs) untuk mengurangi 50% dari kehilangan dan pemborosan pangan global pada tahun 2030 (Jeong et al. 2021 ). Nazari et al. ( 2021 ) mengeksplorasi kemungkinan hubungan biofuel dengan SDGs, dan mengamati bahwa produksi biofuel membantu mencapai SDG 7 (energi terjangkau dan bersih) dan SDG13 (aksi iklim). Namun, studi tersebut juga menyoroti bahwa dampak pembangkitan biofuel SDGs bervariasi menurut generasi. Ada kebutuhan bahan baku yang besar untuk biofuel generasi pertama. Seperti yang dieksplorasi oleh Subramaniam ( 2023 ), produk pertanian dianggap sebagai sumber utama produksi biofuel, yang dapat mengalihkan fokus dari pembangkitan tanaman untuk produksi pangan ke pembangkitan biofuel di masa mendatang. Studi tersebut juga menjelaskan bahwa dengan peningkatan ukuran populasi, permintaan akan sumber energi alternatif akan meningkat sementara juga meningkatkan permintaan pangan. Hal ini mengakibatkan potensi peningkatan persaingan antara biofuel dan pangan. Masalah potensial lain yang timbul selama pembuatan biodiesel meliputi kenaikan harga pangan, peningkatan emisi GRK melalui pemanfaatan lahan secara langsung dan tidak langsung untuk pengembangan bahan baku biodiesel, dan risiko yang mengancam degradasi sumber daya tanah dan air serta ekosistem (Al-Muhtaseb et al. 2022 ). Tingginya penggunaan lahan untuk produksi tanaman ini juga menyebabkan eksploitasi pestisida, air tawar, dan pupuk (Jeswani, Chilvers, dan Azapagic 2020 ). Selain itu, Nazari et al. ( 2021 ) menyoroti bahwa penggunaan bahan makanan mentah untuk pembuatan biofuel berdampak negatif terhadap SDGs berkenaan dengan faktor sosial karena satu dari sembilan orang diperkirakan kekurangan gizi di dunia (821 juta) sementara sekitar 66 juta anak usia sekolah dasar kelaparan. Misalnya, Brasil harus menebang sebagian besar hutan hujannya untuk menanam tanaman untuk pembuatan biofuel (Malode et al. 2021 ). Boly dan Sanou ( 2022)) semakin memperkuat argumen terhadap produksi biofuel generasi pertama dengan menyatakan bahwa produksi bioetanol di Meksiko menimbulkan risiko keamanan pangan karena menggunakan jagung sebagai bahan baku, yang merupakan makanan pokok bagi sebagian besar orang Meksiko. Produksi biofuel generasi pertama di seluruh dunia mencapai 167,9 miliar liter pada tahun 2018, yang terdiri dari (16,1%) biji jagung, (1,7%) biji gandum, (3,3%) biji pakan biji-bijian lainnya, dan (13,5%) minyak sayur. Peningkatan pemanfaatan biji-bijian baru-baru ini menjadi bioetanol diamati di pasar jagung Eropa, yang menandakan potensi persaingan antara pasar pangan dan energi. Sekitar 700 juta orang menderita kelangkaan makanan berkualitas di seluruh dunia. Oleh karena itu, ada kebutuhan bahan baku nonpangan untuk memproduksi biofuel (Kurowska et al. 2020 ). Tanaman pangan seperti gandum, tebu, barley, dan jagung umumnya digunakan untuk menghasilkan biofuel di seluruh dunia, tetapi produksi bioetanol dari tanaman ini tidak sejalan dengan SDGs (Barampouti et al. 2023 ).

Kelemahan yang disebutkan di atas dapat diatasi dengan mensintesis biofuel generasi kedua. Keuntungan utama dari biofuel generasi kedua adalah pemanfaatan limbah buah dan sayur (FVW) sebagai pengganti biji-bijian pangan, yang menghilangkan risiko ketahanan pangan. Selain itu, bahan baku tersedia dalam jumlah besar, dan valorisasinya juga dapat menghilangkan risiko lingkungan. Misalnya, FVW terurai, yang meningkatkan emisi GRK, yang menyebabkan perubahan iklim sekaligus berkontribusi terhadap polusi air, mengakibatkan eutrofikasi, dan memengaruhi kehidupan akuatik (Sial et al. 2024 ). Namun, dibandingkan dengan bahan bakar fosil, biomassa lignoselulosa dianggap sebagai bahan bioenergi netral karbon yang memancarkan GRK tingkat rendah, oleh karena itu penting untuk fokus pada teknologi konversi (Sikiru et al. 2024 ). Setiap tahun, India menghasilkan sekitar 961.000 ton limbah pasar buah dan sayur (FVMW). Negara ini memproduksi sekitar 50 juta ton berat basah FVMW setiap tahunnya, yang dapat mensintesis hingga 4000 juta m 3 biogas setiap tahunnya dan memiliki potensi energi sekitar 86.000 TJ/tahun (Zia et al. 2022 ). Proyek Food Use for Social Innovation by Optimizing Waste Prevention Strategies (FUSIONS) mendefinisikan limbah buah dan sayur (FVW) sebagai “setiap bagian buah dan sayur yang dapat dimakan atau tidak dapat dimakan yang dikeluarkan dari rantai pasokan pangan, untuk didaur ulang atau dibuang” (Wang et al. 2022 ). Zia et al. ( 2022 ) juga mempelajari potensi limbah pasar buah dan sayur sebagai substrat untuk produksi energi alternatif, dan penelitian menunjukkan hasil yang diinginkan dalam sintesis biogas dengan kinerja dan stabilitas yang baik. ( 2023 ) merangkum hasil biodiesel yang diperoleh dari biji jeruk manis (76,93%), biji jeruk mandarin (96,56%), biji jeruk pahit (97%), minyak biji kelor (96,53%), biji nangka (92,5%), minyak biji mangga (14%–25,84%), minyak kulit alpukat (95,05%–95,2%) dan menunjukkan potensinya sebagai substrat alternatif masa depan. Selain itu, tinjauan tersebut juga menyoroti hasil bioetanol yang diperoleh dari limbah pepaya (2,82%–6,60%), kulit nanas (3,59%–5,57%), limbah jeruk (4,45%), ampas apel (99,3%), dan limbah pisang (1,29%–81%). Selain itu, Asosiasi Pengolah Biji Minyak Jepang (JOPA) memperkirakan produksi biodiesel mencapai 4,48 × 107 ton secara global pada tahun 2019, dengan WCO menyumbang sekitar 10% dari total (Chen et al. 2021 ).

Ada berbagai masalah yang terkait dengan biofuel generasi kedua, termasuk hasil panen, biaya tenaga kerja, dan biaya konversi, yang dapat diatasi dengan menggunakan FVW. Namun, bahan baku memerlukan operasi praperlakuan sementara juga menimbulkan biaya transportasi. Praperlakuan berkontribusi pada biaya yang signifikan dalam produksi biofuel, yang dapat dikurangi hingga 52% karena langkah-langkah praperlakuan yang lebih baik, pengurangan pengeluaran untuk enzim selulase, dan integrasi reaktor. Misalnya, langkah praperlakuan biokimia dapat ditingkatkan dengan penggunaan asam encer dan pekat untuk memaksimalkan proses hidrolisis (Russo et al. 2025 ). Bioenergi adalah solusi yang menjanjikan, tetapi memiliki keterbatasan tertentu, termasuk efisiensi yang buruk dari teknologi yang ada. Meskipun ada peningkatan yang signifikan dalam permintaan energi saat ini, pembangkitan bioenergi gagal pada tingkat komersial yang merupakan alasan mengapa infrastruktur untuk pembangkitan bioenergi perlu bergeser ke arah prosedur berteknologi tinggi (Meena et al. 2021 ). Biaya pemrosesan yang mahal, investasi modal yang besar, dan margin yang sempit antara harga bahan baku dan produk adalah tiga masalah utama untuk biorefineri biomassa yang menguntungkan (Patel dan Shah 2021 ). Tinjauan saat ini mengeksplorasi potensi mengubah biomassa lignoselulosa menjadi biofuel. Studi sebelumnya telah menunjukkan potensi penggunaan limbah buah dan sayuran dalam pembangkitan energi, bahan bakar jet, dan mesin diesel umum. Nanomaterial juga digunakan untuk menghilangkan keterbatasan teknologi produksi biofuel. Penggunaan kecerdasan buatan, dengan fokus pada pembelajaran mesin, dalam proses produksi dirangkum. Tinjauan ini berfokus pada kemajuan terbaru dalam teknologi produksi biofuel, dengan penekanan pada praperlakuan baru, teknologi produksi, dan karya terbaru untuk meningkatkan produksi biofuel dari biomassa lignoselulosa.

2 Produksi dan Manajemen FVW
Produksi buah-buahan global telah mencapai 800 juta metrik ton (MMT), yang mana industri pengolahannya menghasilkan lebih dari 500 juta ton limbah (Tozzi et al. 2022 ). Limbah buah yang dapat dimakan (7,65 kg/orang) dan limbah sayuran yang dapat dimakan (16 kg/orang) diperkirakan memiliki kontribusi tertinggi terhadap 38% dari limbah makanan global berdasarkan massa. Setiap tahunnya, hal ini setara dengan penggunaan lahan pertanian seluas 15,78 m 2 , setara dengan 1,358 kg CO 2 , penggunaan nitrogen sebesar 232,87 g, penggunaan air tawar sebesar 3810,6 L, dan penggunaan fosfor sebesar 38,544 g per orang untuk produksi pertanian (Lee et al. 2024 ). FVW meliputi kulit, biji, tanaman, daun, jerami, batang, akar, atau umbi (Obuobi et al. 2022 ). Di negara-negara Asia, tingkat produksi FVW diperkirakan meningkat dari 278 menjadi 416 juta ton (peningkatan 49%) pada tahun 2025, dengan Tiongkok dan India masing-masing menempati peringkat pertama dan ketiga (Chatterjee dan Mohan 2022 ). Organisasi Pangan dan Pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa (FAO) melaporkan bahwa kehilangan dan pemborosan buah dan sayur berada di urutan teratas di antara semua jenis pangan dan mungkin mencapai hingga 60% dari semua jenis pangan (Sagar et al. 2018 ). Total FW, diperkirakan mencapai antara 44% dan 47% dari rumah tangga, dikaitkan dengan konsumsi buah dan sayur segar, tetapi persentase pemborosan yang cukup besar, sekitar 23%–28%, berasal dari bagian buah dan sayur yang tidak dapat dikonsumsi seperti kulit, trimer, dan kulit (Shehu et al. 2019 ). Pabrik pengalengan dan pengolah jus Australia menghasilkan sekitar 750.000 ton FVW (Omre dan Singh 2018 ). Gambar 1 menunjukkan berbagai jenis limbah yang dihasilkan dari buah-buahan dan sayur-sayuran. FVW dihasilkan dalam jumlah besar selama pemrosesan industri dan memiliki karakteristik yang signifikan dan bagian-bagian yang tersisa atau tidak digunakan, seperti pulp, biji, akar, dan umbi. Pada apel, pemotongan menyumbang 89,09% dari limbah buah, sedangkan 10,91% adalah biji dan pulp. Setiap tahun, 6 juta metrik ton (MMT) limbah padat dihasilkan melalui daun dan batang yang tersisa dari industri pengalengan dan pembekuan. Menurut sebuah penelitian, 55 MMT FVW diperoleh dari daerah-daerah maju di Tiongkok, India, Filipina, dan Amerika Serikat (Matei et al. 2021 ). Seperti disebutkan dalam Tabel 1 , buah-buahan dan sayur-sayuran diproduksi secara nasional dan internasional dalam skala besar, yang menghasilkan lebih banyak FVW.

Produk sampingan utama dari pemrosesan buah dan sayur adalah kulitnya, yang mengandung banyak senyawa bioaktif. Secara khusus, industri pemrosesan membuang sebagian besar kulitnya (misalnya 30%–50% kulit mangga), yang berdampak negatif pada lingkungan (Joshi 2020 ). Tabel 2 menyoroti komposisi FVW. Negara-negara berkembang menghadapi kesulitan dalam mendaur ulang sampah makanan karena kurangnya sistem daur ulang yang memadai, kesadaran pendidikan yang buruk, dan kurangnya pendanaan (Thi et al. 2015 ). Metode seperti briketting, pengomposan (Ganesh et al. 2022 ), dan fermentasi bioetanol (Leong dan Chang 2022 ) digunakan untuk mengelola FVW. Valorisasi kulit buah juga dilakukan, di mana karbon aktif fungsional disiapkan untuk penyimpanan litium dalam baterai (Serna-Jiménez et al. 2021 ). Gambar 2 menunjukkan berbagai cara pemanfaatan FVW. Pakan ternak adalah metode lain yang banyak digunakan untuk pengelolaan sampah makanan. Namun, negara-negara berkembang tidak mempraktikkan pemisahan dan pengumpulan FW, yang mengakibatkan tercampurnya FW dengan sampah padat kota. Campuran ini tidak dapat dimanfaatkan untuk pakan ternak (Thi et al. 2015 ). Sampah selanjutnya dibuang ke tempat pembuangan akhir atau dibakar, yang menyebabkan emisi gas rumah kaca (CO 2 , CH 4 , dan N 2 O) (Lin et al. 2021 ). FW juga dimanfaatkan dengan cara lain. Kulit jeruk mengandung senyawa bioaktif yang berpotensi dimanfaatkan sebagai prebiotik, nanopartikel, bahan tambahan pangan, enkapsulan, dan sebagainya, dan juga dapat bertindak sebagai bahan alami untuk bahan bakar sintetis, kosmetik, bahan pengemas, dan obat-obatan (Suri et al. 2022 ). Produk sampingan mangga mengandung pektin, yang digunakan sebagai agen superdisintegrasi dan untuk dosis oral padat. Ini juga dapat dimanfaatkan untuk membuat tablet yang cepat terdispersi karena produk sampingannya memiliki indeks pembengkakan dan kelarutan yang lebih baik dalam cairan biologis (Tesfaye 2017 ).

Studi telah menyimpulkan bahwa FVW dapat bertindak sebagai substrat untuk menghasilkan biofuel seperti bioetanol, biohidrogen, biobutanol, biometana, biodiesel, dan biohythane (Chatterjee dan Mohan 2022 ; Manhongo et al. 2022 ; Osman et al. 2023 ). Pemerintah telah menargetkan bahwa pada tahun 2030, 5% biodiesel akan dicampur dengan solar (Chopra et al. 2024 ). Prinsip ekonomi sirkular melibatkan pengurangan limbah dan peningkatan pemanfaatan sumber daya melalui praktik-praktik seperti daur ulang, penggunaan kembali, dan regenerasi. Ini telah dipilih oleh wilayah-wilayah seperti Uni Eropa dan Tiongkok. Ada berbagai keuntungan dengan mengintegrasikan prinsip-prinsip ekonomi sirkular ke dalam pengelolaan limbah pertanian, seperti peningkatan efisiensi sumber daya, penurunan polusi lingkungan, lebih banyak peluang ekonomi, dan peningkatan keberlanjutan di sektor pertanian (Ufitikirezi et al. 2024 ; Al-Muhtaseb et al. 2022 ). Oleh karena itu, mengubah massa lignoselulosa menjadi energi hijau termasuk biogas, bioetanol, dan bio hidrogen dapat membantu dalam pengelolaan limbah pertanian sekaligus berkontribusi pada model netral karbon. Pembuatan bio hidrogen dari limbah pertanian mencegah dekomposisi dan pelepasan metana. Sebaliknya, limbah ini menghasilkan energi bersih yaitu gas hidrogen (Sikiru et al. 2024 ). Selain itu, pembuatan bioetanol dari limbah ini dapat menghindari dampak negatif ini dan berkontribusi dalam penurunan jejak karbon (Fagundes et al. 2024 ). Pengurangan limbah makanan dan penggunaan sumber daya yang berkelanjutan adalah tujuan SDGs, khususnya Tujuan 12 (konsumsi dan produksi yang bertanggung jawab). Dengan mengubah limbah makanan menjadi sumber daya yang berguna seperti kompos atau biofuel, ekonomi sirkular membantu mencapai tujuan ini dengan membangun sistem loop tertutup yang mengurangi limbah dan meningkatkan efisiensi sumber daya. Para peneliti dapat mencapai sejumlah target SDG, seperti meningkatkan ketahanan pangan, menurunkan emisi gas rumah kaca, dan mempromosikan sistem produksi yang berkelanjutan, dengan menggabungkan teknik pengurangan kehilangan pangan ke dalam kerangka ekonomi sirkular (Tamasiga et al. 2022 ).

3 Studi Terdahulu tentang Pemanfaatan FVW Menjadi Biofuel
Limbah buah memiliki bahan organik yang melimpah (mengandung minyak dan protein), selulosa, dan hemiselulosa, yang membuatnya dapat diterima untuk meningkatkan interaksi antara efisiensi pembakaran dan karbonisasi serta meningkatkan degradasi termal biomassa selama pemanasan (Lin et al. 2021 ). Untuk produksi biofuel pada tingkat komersial, biomassa harus memiliki kandungan selulosa yang tinggi dan kandungan lignin yang rendah, karena lignin tersusun dari polimer aromatik kompleks yang menghambat efisiensi proses selama produksi biofuel dan biokimia (Dharmalingam et al. 2023 ). Lima puluh persen massa buah jeruk dikaitkan dengan kulit jeruk, dan dianggap sebagai limbah utama. Kulit jeruk terdiri dari serat dan minyak esensial dan merupakan bahan lignoselulosa (Selvarajoo et al. 2022 ). Yadav dan Ahmaruzzaman ( 2022 ) meneliti efektivitas kulit lemon manis sebagai katalis asam untuk produksi biodiesel dari asam oleat melalui transesterifikasi. Katalis menunjukkan konversi biodiesel sebesar 87% dalam satu jam, dengan konversi maksimum sekitar 96%. Aktivitas katalis ini tinggi karena adanya gugus sulfonat dan sifatnya yang berpori. Katalis homogen sebagian besar berbahaya bagi lingkungan karena korosi peralatan, rasio molar alkohol-minyak yang tinggi, dan sensitivitas tinggi terhadap air dan asam lemak bebas (FFA), oleh karena itu, kulit lemon manis sebagai katalis heterogen ditemukan sebagai opsi alternatif yang potensial. Rajendran et al. ( 2022 ) juga melakukan penelitian serupa, menggunakan katalis biochar kulit buah jeruk untuk produksi biodiesel dari FW. Pada pemuatan katalis 4 w%, hasil maksimum 96,3% diamati. Almasi et al. ( 2023 ) menguji minyak biji jeruk pahit sebagai bahan baku untuk produksi biodiesel. Biji jeruk pahit mengandung sekitar 38% minyak, memiliki nilai asam tinggi (16,58 mg KOH/g), yang direduksi (1,2 mg KOH/g) melalui praperlakuan esterifikasi. Karakteristik biodiesel sangat bergantung pada monoester asam lemak, termasuk asam stearat, oleat, linolenat, dan palmitat, yang ditemukan dalam biodiesel yang diproduksi. Viskositas kinematik yang tinggi memiliki kelemahan seperti akumulasi karbon dan pembakaran yang tidak sempurna, sementara angka asam yang tinggi dapat merusak bagian dalam mesin. Viskositas yang diamati (4,9 mm 2 /s) dan angka asam (0,41 mg KOH/g) berada di bawah kisaran yang direkomendasikan oleh standar American Society for Testing and Materials (ASTM) (viskositas: 1,9–6,0 (mm 2 /s dan angka asam < 0,5 mg KOH/g).

Pembuangan limbah pisang yang tidak terpenuhi menyebabkan pelepasan hidrogen sulfat, yang berbahaya bagi lingkungan (Khatun et al. 2023 ). Limbah industri pisang sebagian besar terdiri dari selulosa, hemiselulosa dan serat alami, dan proses seperti fermentasi bakteri dan degradasi anaerobik dapat mengubahnya menjadi biofuel seperti etanol, biogas, hidrogen, dan biodiesel. Misalnya, Banana Cavendish mengalami organisme selulolitik untuk menghasilkan gula fermentasi dalam jumlah tinggi dan populer digunakan dalam biofuel karena jumlah gula yang ada di dalamnya (Alzate Acevedo et al. 2020 ). Kulit pisang berkontribusi 40% dari berat buah, dan limbahnya umumnya ditimbun dan digunakan sebagai pakan ternak atau pupuk organik. Namun, biometanisasi mesofilik dari limbah kulit pisang disarankan memiliki potensi untuk menghasilkan metana terbarukan dan digestat organik (Serna-Jiménez et al. 2021 ). Limbah pisang (kulit, tangkai, daging) juga telah dieksplorasi untuk pembangkitan biofuel. Khatun et al. ( 2023 ) meneliti kombinasi kulit pisang mentah dan kotoran unggas untuk menghasilkan biogas. Hasil tertinggi untuk biogas dan metana masing-masing adalah 347,0 ± 53,6 dan 200,1 ± 18,6 mL/g VS, pada rasio 50:50 untuk periode pencernaan. Hamzah et al. ( 2019 ) bereksperimen dengan produksi bioetanol dari kulit pisang dengan menjadikan bahan tersebut mengalami hidrolisis dan fermentasi. Konsentrasi etanol tertinggi diamati pada nilai pH 6 dan 4, dengan nilai masing-masing 157,0747 dan 147,0573 mg/mL. Studi lain oleh Islam et al. ( 2019 ) melaporkan hasil positif serupa dalam konversi batang pisang menjadi hidrokar yang selanjutnya dapat digunakan secara langsung untuk bahan bakar hemat energi yang berkelanjutan atau dapat digunakan dalam kombinasi dengan batu bara di berbagai industri yang digerakkan oleh energi. Menya et al. ( 2024 ) mengeksplorasi proses torifikasi, pirolisis dan briketting untuk mengolah limbah tanaman pisang agar berhasil diubah menjadi biofuel. Kandungan zat volatil (70,5%–89,1% db) dalam limbah tanaman pisang tinggi dan cocok untuk produksi biogas atau biooil, tetapi transformasi termokimia dan proses briketting dapat menyebabkan biaya yang cukup besar yang dapat diimbangi dengan bahan baku yang murah, penanganan dan transportasi yang lebih baik serta peningkatan sifat bahan bakar. Dalam penelitian lain oleh Al-Muhtaseb et al. ( 2022 ) memanfaatkan minyak biji Prunus armeniaca (PAS) untuk produksi biodiesel dan memberikan hasil optimum sebesar 97,28%.

Metode seperti fermentasi langsung, perlakuan enzimatik, dan ekstraksi air sederhana dapat digunakan untuk membebaskan gula yang dapat difermentasi dari limbah, dan ekstrak kulit mangga dapat dimanfaatkan untuk produksi bioetanol (Tesfaye 2017 ). Penelitian telah menunjukkan bahwa limbah mangga dapat diubah menjadi biodiesel. Okonkwo dan Omenihu ( 2021 ) melakukan eksperimen produksi biodiesel dari minyak biji mangga melalui tansesterifikasi dengan katalis alkali, dan mengamati bahwa biofuel yang dihasilkan memiliki peningkatan efisiensi termal pemutusan (17,4%) dan konsumsi bahan bakar spesifik yang rendah dengan sifat ramah lingkungan dibandingkan dengan biofuel konvensional. Gasma, Madu, dan Bello ( 2020 ) juga melakukan eksperimen dengan limbah mangga, khususnya minyak biji mangga yang diekstrak dari inti biji, untuk produksi biodiesel melalui transesterifikasi menggunakan KOH sebagai katalis. Jumlah minyak yang diekstraksi dari inti biji mangga (14,8%) lebih rendah dari rekomendasi statistik Organisasi Pangan dan Pertanian (FAO) (17%) untuk dianggap sebagai bahan baku minyak. Namun, biodiesel yang dihasilkan menunjukkan nilai asam rendah (0,96 mg KOH/g), yang mematuhi standar Eropa (EN 14214) dan American Society for Testing and Material (standar ASTM D6751) yang menyimpulkan bahwa minyak biji mangga menjadi bahan baku yang baik untuk pembangkitan biofuel. Selain itu, selain bahan baku, limbah mangga juga dapat bertindak sebagai sumber pembentukan katalis. Memon et al. ( 2022 ) menghasilkan katalis melalui sulfonasi kulit mangga. Katalis menunjukkan luas permukaan yang besar (42,13 m 2 /g), volume pori yang besar serta kecenderungan untuk beregenerasi hingga empat kali selama proses dengan porositas yang teratur. Hasil maksimum 98,6% diamati dari konversi asam oleat menjadi biodiesel pada 5 wt% pemuatan katalis. Boyce ( 2014 ) melakukan penelitian tentang produksi bioetanol dari pulp mangga melalui fermentasi menggunakan ragi dan Saccharomyces cerevisiae . Hasil tertinggi yang diperoleh untuk bioetanol diamati sebesar 15% (v/v). Penelitian menyimpulkan potensi pemanfaatan limbah mangga dalam produksi biofuel. Perlu dicatat bahwa penggabungan 85% etanol dengan 15% bensin dapat menurunkan emisi gas rumah kaca hingga 60%–80%. Selain itu, campuran 10% etanol dan 90% bensin dapat mengurangi emisi hingga 8% (Igwebuike et al. 2023 ).

Kulit melon terdiri dari selulosa, hemiselulosa, pektin dan monosakarida seperti xilosa, glukosa dan galaktosa. Lucas-Torres et al. ( 2016 ) melakukan percobaan yang berhasil di mana konversi katalitik limbah kulit melon menjadi prekursor biofuel melalui pemanasan gelombang mikro dilakukan. Limbah semangka telah dipelajari dan disetujui untuk produksi berbagai biofuel. Iweka et al. ( 2023 ) memperoleh hasil biodiesel tertinggi sebesar 93,41 wt% dengan memanfaatkan biji minyak semangka yang diekstraksi dalam kondisi percobaan. Viskositas (2,16 mm 2 /s), angka asam (0,34 mg KOH/g), densitas (871,7 kg/m 3 ), dan titik nyala (132°C) dari biodiesel yang diproduksi mematuhi standar ASTM. Hundie, Shumi, dan Bullo ( 2022 ) juga melakukan percobaan pada limbah minyak semangka untuk menghasilkan biodiesel, dan menemukan rendemen 96,763% metil ester dengan asam lemak tak jenuh dominan (asam oleat dan asam linoleat) dan konsentrasi asam palmitat tertinggi. Scapini et al. ( 2023 ) menghasilkan bioetanol dan biogas (581 ± 11 mL N  g VS ) dari limbah semangka dengan potensi energi 15.461,54 kJ/kg biomassa . Kassim et al. ( 2022 ) melakukan penelitian pada limbah kulit semangka dan menemukan konsentrasi bioetanol maksimum 29,59 ± 2,52 g/L yang sesuai dengan rendemen bioetanol 0,48 g bioetanol /g gula . Mesokarp dari buah Balanites aegyptiaca dimanfaatkan untuk menghasilkan bioetanol dengan rendemen 14,74 ± 0,06% (Mawuéna Novidzro et al. 2019 ).

Laju produksi buah delima sekitar 3,8 juta metrik ton (Valero-Mendoza et al. 2023 ). Organisasi Pangan dan Pertanian (FAO) telah menyatakan bahwa setiap tahun, sekitar 1,5 juta ton limbah dihasilkan selama pemrosesan industri (Saleem et al. 2020 ). Dalam satu penelitian, limbah kulit buah delima digunakan sebagai substrat untuk menghasilkan biodiesel dari Bacillus cereus (MF 908505) (Kanakdande et al. 2020 ). Residu buah delima mengalami ekstraksi dan hidrolisis. Kaldu yang dihasilkan digunakan sebagai substrat dalam aplikasi bioteknologi, termasuk produksi etanol dan minyak sel tunggal. Berbagai strain khamir mengubah residu buah delima yang berasal dari gula pereduksi menjadi bioetanol. Dalam kondisi anaerobik, produksi etanol telah dilaporkan berkisar antara 3,6 hingga 12,5 g/L (Dourou et al. 2021 ). Hasil serupa dilaporkan oleh Chaudhary et al. ( 2022 ) dan Saleem et al. ( 2020 ). Diperkirakan pada tahun 2030 produksi nanas mencapai 37 juta ton (Tran et al. 2023 ). Selulosa dan hemiselulosa yang melimpah pada daun nanas dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku produksi bahan bakar (Mund et al. 2021 ). Berbagai penelitian telah dilakukan untuk mengetahui potensi limbah nanas dalam menghasilkan biofuel. Kulit nanas yang disonikasi (melalui Trichoderma harzianum ), daun nanas (melalui campuran selulase-xilanase dan Saccharomyces cerevisiae ), kulit nanas (melalui Saccharomyces cerevisiae dan Enterobacter aerogenes ), kulit nanas (melalui Trichoderma harzianum ), dan limbah nanas (melalui Aspergillus terreus dan Kluyveromyces marxianus ) telah dilakukan produksi bioetanol dan diperoleh yield sebesar 197,6 g/L, 7,12%, 9,69 g/L, 5,98 g/L, dan 0,27 g/L, masing-masing (Aili Hamzah et al. 2021 ). De S. Barros et al. ( 2020 ) memanfaatkan abu daun nanas sebagai katalis basa padat yang terbukti hemat biaya, berkelanjutan dan efisien, memiliki tingkat konversi minyak menjadi biodiesel di atas 98%.

Menurut laporan di Ontario, 90.000 lbs sampah dan limbah wortel (CRW) yang dibuang ke TPA menghasilkan 6988,38 kg metana, yang setara dengan 174.709,5 kg karbon dioksida. CRW berpotensi untuk digunakan sebagai biofuel, tetapi karena kadar airnya yang tinggi (86,93%–89,35%) dan jumlah karbon yang rendah (38,55%–40,10%), hal ini menghasilkan nilai kalor yang rendah (15,19–15,64 MJ/kg). Disarankan bahwa pencairan hidrotermal dapat diterapkan untuk meningkatkan nilai CRW menjadi biofuel di masa mendatang (Kaur et al. 2020 ). Limbah wortel telah digunakan untuk menghasilkan bioetanol (Palacios-Velásquez et al. 2023 ; Yesmin et al. 2020 ; Khoshkho et al. 2022 ). Dalam studi lain, campuran sayuran yang mengandung 25,63 mg gula total menghasilkan 60,6 g/L bioetanol (González-Guerra et al. 2023 ). Biobutanol dianggap lebih baik daripada bioetanol. Ini adalah bahan bakar dengan kepadatan energi tinggi, tekanan uap rendah dengan volatilitas yang lebih rendah, sifat eksplosif, higroskopisitas, dan kelarutan dalam air. Limbah wortel digunakan sebagai bahan baku untuk fermentasi aseton–butanol–etanol (ABE), dan diperoleh 79 g butanol (López-Linares et al. 2023 ). Bioetanol juga diproduksi dengan dua varietas labu busuk, di mana labu merah ( Cucurbita maxima L.) menghasilkan 53 mL etanol dengan kemurnian 6% v/v dan labu hitam menghasilkan 40 ml hasil dengan kemurnian rendah 4% v/v (Yesmin et al. 2020 ). Demiray et al. ( 2022 ) mempelajari isolat ragi baru yang tumbuh di kulit labu untuk meningkatkan produksi biodiesel. Candida boidinii menunjukkan produksi lipid tertinggi. Dalam penelitian ini, hasil FAME (C16–C18) tertinggi adalah 92,3%, dengan biomassa 2 g/L dan katalis 3% (NaOH). Minyak limbah labu mengandung 39,24% asam oleat, 36,92% asam linoleat, 14,50% asam palmitat, dan 7,74% asam stearat. Eksperimen lain telah menyoroti peran limbah labu dalam produksi biodiesel (Şahin dan Torun 2024 ; Akhabue et al. 2023 ; Goodhead et al. 2021 ; Nabi et al. 2022 ).

Sekitar 20 juta ton minyak goreng bekas (WCO) tersedia di pasaran setiap tahun, dan untuk mengurangi jejak karbon, negara-negara maju mengubah limbah ini menjadi biodiesel. Sebuah studi yang dilakukan oleh Argaw Shiferaw et al. ( 2023 ) mengubah minyak goreng bekas kedelai menjadi biodiesel melalui transesterifikasi, di mana katalis yang didukung natrium metoksida/zeolit ​​digunakan, dan hasil maksimum 95% biodiesel diperoleh dalam kondisi optimal. Lemak hewani dan WCO dianggap sebagai bahan baku biodiesel karena biayanya yang rendah dan ketersediaannya yang mudah. ​​Penggabungan kedelai ke dalam bahan baku ini dapat meningkatkan sifat-sifat seperti stabilitas oksidasi biodiesel. Formulasi optimal mengandung 17% WCO, 33% lemak sapi, dan 50% minyak kedelai, dan hasil 95,36% biodiesel diamati (Lancheros et al. 2023 ). Rapeseed umumnya digunakan sebagai bahan baku mentah untuk produksi biodiesel di berbagai negara, dengan produktivitas biomassa tahunan sebesar 8,28 ton biomassa kering per hektar (Almutairi et al. 2023 ). Sumber energi terbarukan dipandang sebagai pengganti potensial untuk bahan bakar jet. Ostadkalayeh et al. ( 2023 ) mempelajari efisiensi produksi biodiesel dari minyak limbah, minyak rapeseed dan minyak mikroalga dan melaporkan nilai masing-masing sebesar 85,83%, 72,7%, dan 86,25%. Studi tersebut menyimpulkan bahwa ketiga sampel dapat digunakan untuk bahan bakar mesin jet tak terbarukan dan dapat menurunkan emisi gas berbahaya.

Di antara total massa mentimun, 12%–16% terdiri dari kulitnya. Limbah kulit mentimun (CPW) mengalami konversi termokimia, yang menghasilkan energi aktivasi CPW yang lebih rendah sebesar 175,39–168,17 kJ/mol. Lebih jauh, pirolisis CPW menghasilkan rasio pemulihan energi sebesar 83,07%, dan bahan kimia bernilai tambah seperti 3,07% benzena, 3,02% toluena, dan 28,32% fenol diamati. Temuan ini menunjukkan bahwa CPW berpotensi untuk memenuhi kebutuhan energi dan kimia (Bashir et al. 2022 ). Hasil serupa dilaporkan oleh Tahir et al. ( 2023 ), yang mengonfirmasi munculnya senyawa pengoptimalan energi tinggi dan bahan kimia berharga melalui analisis pirolisis/GC–MS. Hasilnya mengungkapkan nilai 5,12% toluena, 4,31% benzena, dan 27,38% fenol. Diperkirakan bahwa untuk setiap ton kentang olahan, 0,16 ton limbah padat terbentuk. Khususnya, sekitar 60% bahan bertepung berkontribusi terhadap 27.310 juta galon total produksi etanol dunia pada tahun 2021. Felekis et al. ( 2023 ) berfokus pada peningkatan nilai limbah pengolahan kentang dan melaporkan bahwa 2 m3 bioetanol dapat dihasilkan setiap minggu. Dihipotesiskan bahwa 1928 L/minggu bioetanol dapat diproduksi dalam kondisi optimal. Berbagai penelitian telah menyoroti produksi biofuel dengan menggunakan limbah kentang, seperti daun ubi jalar (Eldiehy et al. 2022 ) dan kulit kentang (Ebrahimian et al. 2022 ; Rodríguez-Martínez et al. 2022 ; Khanal et al. 2023 ; Barampouti et al. 2023 ).

Bahasa Indonesia: Setiap tahunnya, sekitar 40 MT tomat diproses dalam industri makanan di seluruh dunia (Karami et al. 2022 ). Ampas tomat atau produk sampingannya merupakan 2%–10% dari semua tomat segar dan merupakan campuran dari kulit, biji dan, setelah diproses, pulp (Casa, Miccio, et al. 2021 ). Biji tomat merupakan 72% berat limbah tomat dengan rata-rata 24% minyak dan disarankan memiliki potensi penggunaan dalam produksi biodiesel (Karami et al. 2020 ). Nilai kalor kulit tomat dihitung sebesar 22,50 MJ/kg, dan penelitian telah menyoroti potensi biji tomat untuk produksi biodiesel (Karami et al. 2020 ; Karami et al. 2022 ; Casa, Prizio et al. 2021 ; Midhun Prasad and Murugavelh 2020 ). Limbah bawang diproduksi dalam jumlah besar. Negara-negara Eropa disarankan untuk memproduksi limbah kulit bawang hingga 0,6 MT limbah kulit bawang setiap tahunnya (Bains et al. 2023 ). Saccharomyces cerevisiae digunakan untuk mengubah limbah bawang menjadi biodiesel, dan hasilnya berkisar antara 2% hingga 3% (200–300 mL/L) (Hajano et al. 2021 ). Shahid et al. ( 2023 ) menilai potensi limbah bawang untuk menghasilkan bioetanol melalui kofermentasi enzimatik melalui Saccharomyces cerevisiae dan Pichia pastoris. Saccharomyces cerevisiae memiliki produktivitas bioetanol sebesar 0,355 g/L, sedangkan Pichia pastoris memiliki produktivitas sebesar 0,264 g/L. Dalam penelitian lain, limbah bawang dianalisis potensinya sebagai bahan bakar untuk menghasilkan biolistrik, dan puncak maksimum yang diperoleh untuk arus dan tegangan masing-masing adalah 4,459 ± 0,0608 mA dan 0,991 ± 0,02 V (Flores-Rojas et al. 2022 ).

4. Perlakuan Awal
Sekitar 1,3 miliar ton biomassa lignoselulosa dihasilkan setiap tahunnya, 3% di antaranya digunakan untuk pembentukan bioproduksi pangan dan nonpangan bernilai tambah (Areepak et al. 2022 ). Pemulihan energi (limbah menjadi energi) dilakukan untuk memulihkan energi yang tersimpan dari bahan limbah. Ini dapat dilakukan melalui konversi termokimia (pirolisis, gasifikasi) atau pendekatan biokimia (fermentasi, pencernaan anaerobik). Biomassa merupakan sumber energi terbarukan yang potensial dan dapat digunakan sebagai bahan bakar fosil alternatif yang berkelanjutan, tetapi karena kadar airnya yang tinggi, densitas massal yang rendah, dan kepadatan energi dengan kemampuan giling yang buruk, ini tidak dianggap sebagai pilihan yang layak (Selvarajoo et al. 2022 ). Dengan kata lain, bahan lignoselulosa dapat dimanfaatkan sebagai substrat dalam produksi biofuel tetapi memerlukan praperlakuan untuk menghilangkan segel lignin, yang melepaskan selulosa untuk hidrolisis (Dourou et al. 2021 ). FVW dapat digunakan sebagai substrat untuk sintesis biofuel; Namun, biomassa alami adalah sistem ikatan silang lignin-karbohidrat, yang disatukan oleh ikatan kovalen dan nonkovalen. Heterogenitas struktur dan kompleksitas konstitusi biomassa menyebabkan bioavailabilitas yang buruk; oleh karena itu langkah praperlakuan diperlukan untuk dekonstruksi biomassa lignoselulosa (Sun et al. 2022 ). Metode praperlakuan yang ideal untuk bahan baku lignoselulosa cenderung meningkatkan luas permukaan dan menurunkan komposisi lignin dan kristalinitas selulosa (Gumisiriza et al. 2017 ). Selain itu, harus hemat biaya, meminimalkan kebutuhan energi, mengawetkan fraksi hemiselulosa, terutama fraksi pentosa, menghindari degradasi gula, meminimalkan pembentukan inhibitor untuk langkah fermentasi lebih lanjut, dan memulihkan lignin untuk produksi koproduk yang berharga (Zheng dan Rehmann 2014 ). Seperti yang disoroti oleh Li et al. ( 2022 ), biomassa yang berbeda memiliki struktur dan komposisi lignin yang berbeda yang bervariasi dengan wilayah geografis dan metode pemanenan. Hal ini berdampak besar pada konversi biokimia praperlakuan biomassa lignoselulosa dan proses hidrolisis enzimatik. Praperlakuan FVW mengubah karakteristik fisio-kimia-biologis, yang mengarah pada pembebasan gula sederhana (karbohidrat), lipid, dan protein yang lebih mudah diakses untuk langkah-langkah bioproses lebih lanjut dan nutrisi penting lainnya untuk pertumbuhan enzim. Hal ini membuat asimilasi karbon lebih mudah dan dengan demikian berpotensi ditingkatkan (Razaghi et al. 2016 ; Zhang et al. 2022 ).

Perlakuan awal fisik sebagian besar digunakan untuk mengurangi ukuran partikel biomassa. Metode ini mencakup penggunaan penggiling, pengayak, ekstrusi, radiasi ultraviolet atau gelombang mikro (Mankar et al. 2021 ), ultrasonik dan medan listrik berdenyut (Chaudhary et al. 2023 ), serta pembekuan dan pirolisis (Chandel et al. 2024 ). Perlakuan awal kimia mencakup organosolv (Sun et al. 2022 ), basa (Rezania et al. 2020 ), asam (Batista Meneses et al. 2020 ), cairan ionik, ozonolisis (Chaudhary et al. 2023 ), dan metode pelarut eutektik dalam (DES) (Manivannan dan Anguraj 2023 ). ( 2022 ) membahas kemajuan dalam praperlakuan organosolv dari biomassa lignoselulosa karena teknik tersebut menggunakan alkohol, asam organik, keton, eter, amina, dan sebagainya. sementara juga memiliki pemulihan pelarut yang mudah dan emisi polusi yang rendah. Namun, praperlakuan ini memerlukan pemanfaatan energi yang tinggi untuk kondisi reaksi yang parah (biasanya pada 140°C–240°C selama 30–180 menit). Kelemahan dalam praperlakuan fisik meliputi korosi instrumen, biaya pemrosesan dan pengoperasian yang tinggi, sementara praperlakuan kimia memiliki keterbatasan seperti beban asam yang tinggi dan beban cairan (pelarut/air) yang tinggi yang dapat mengakibatkan korosi reaktor dan peningkatan biaya pemrosesan dengan meningkatnya permintaan energi. Selain itu, praperlakuan kimia juga menyebabkan pembentukan senyawa toksik termasuk turunan furan seperti furfural, senyawa fenolik, dan asam lemah yang menurunkan efisiensi fermentasi gelap untuk sintesis hidrogen (Cabas Candama et al. 2020 ). Patel dan Shah ( 2021 ) juga telah meninjau berbagai inhibitor yang disintesis karena berbagai jenis praperlakuan. Misalnya, vanilin, asam p -kumarat, alkohol dihidrokoniferil, asam siringat dalam praperlakuan asam dan asam format, asam laktat, asam sakarinat dalam praperlakuan basa dan sebagainya dihasilkan. Keterbatasan lain dari praperlakuan ini adalah perlunya peralatan yang mahal dan prosesnya yang membutuhkan banyak energi, fraksinasi biomassa dalam jumlah terbatas (Dharmalingam et al. 2023 ; Chopra et al. 2024 ). Seperti yang ditinjau oleh Sai Bharadwaj et al. ( 2023)), beberapa masalah ini dapat dipecahkan dengan penggunaan kandungan kimia dan cairan rendah, yang mengurangi biaya energi, korosi, dan produksi inhibitor. Hemiselulosa, yang utamanya terdiri dari xilan, umumnya dipengaruhi oleh praperlakuan kimia (asam), tetapi dalam studi terkini, pemadatan biomassa lignoselulosa dengan bahan kimia diikuti oleh autoklaf (DLCA) dengan suhu perlakuan rendah dan pemadatan menghasilkan efisiensi tinggi dalam praperlakuan biomassa, menghasilkan pemulihan xilosa sebesar 84% (Jiang et al. 2023 ). Kelemahan ini dapat diatasi dengan praperlakuan biologis, khususnya perlakuan jamur karena merupakan teknik yang ramah lingkungan, hemat biaya, dan hemat energi. Baik jamur pelapuk coklat maupun pelapuk putih memiliki kemampuan untuk memecah selulosa, lignin, dan hemiselulosa (Chopra et al. 2024 ). Perlakuan awal biologis mencakup penggunaan enzim (Ferdes et al. 2019 ) atau mikroba (Chandel et al. 2024 ), ensiling, dan bioaugmentasi (Manyi-Loh dan Lues 2023 ). Khan et al. ( 2022 ) merangkum berbagai perlakuan awal dengan kelebihan dan kekurangan untuk meningkatkan teknologi produksi lebih lanjut seperti pencernaan anaerobik. Teknik hijau lainnya yang digunakan untuk mengatasi keterbatasan perlakuan awal fisik dan kimia adalah cairan ionik (IL) dan pelarut eutektik dalam (DES) serta perlakuan berbasis amonia dan eksplorasi CO2 superkritis ( Chopra et al. 2024 ). Pelarut eutektik dalam (DES) banyak digunakan sebagai perlakuan awal. Ini disarankan sebagai cairan ionik generasi ketiga dan dapat terurai secara hayati, ramah lingkungan, dan terbarukan di alam. Ini menghilangkan bagian amorf dari kandungan lignin dan hemiselulosa (Manivannan dan Anguraj 2023 ). Dalam sebuah penelitian, DES diintegrasikan dengan DLCA dan menunjukkan hasil yang luar biasa untuk peningkatan nilai komponen lignoselulosa, membuka kemungkinan untuk pembangkitan biofuel dan produk berbasis lignin (Shen et al. 2023 ).

Pretreatment DLCA yang baru melibatkan penggunaan kalsium hidroksida atau asam sulfat, dan percobaan mengamati bahwa pretreatment tersebut menggunakan lebih sedikit energi dan menghasilkan produk degradasi yang kurang beracun dengan biomassa lignoselulosa yang diolah yang menunjukkan kecernaan enzimatik dan fermentasi yang tinggi (Yu et al. 2024 ). Pretreatment fisiokimia/termokimia baru-baru ini mendapatkan popularitas dan mencakup pretreatment ledakan karbon dioksida, amonia, oksidasi basah (Chandel et al. 2024 ), ledakan uap (Hoang et al. 2023 ), dan pretreatment air panas cair (Khan et al. 2022 ). Hoang et al. ( 2023 ) meninjau ledakan uap sebagai pretreatment yang berkelanjutan karena diketahui ramah lingkungan dan murah. Proses ini juga menghasilkan pemulihan gula yang signifikan dan pembentukan substrat yang diolah terlebih dahulu dengan kecernaan enzimatik yang tinggi. Pretreatment air panas cair dilakukan tanpa menggunakan bahan kimia apa pun, dan biomassa diolah terlebih dahulu pada tekanan tinggi. Tekanan dinaikkan untuk menjaga air dalam keadaan cair pada suhu yang relatif tinggi sekitar 140°C–220°C. Keuntungan utama dari praperlakuan ini adalah biayanya rendah; namun, persyaratan untuk air dan energi masih tinggi (Khan et al. 2022 ). Basak et al. ( 2023 ) juga menyoroti praperlakuan fisikokimia untuk biokonversi lignoselulosa yang sangat efisien. Beberapa penelitian telah menilai aplikasi nanomaterial dalam praperlakuan biomassa lignoselulosa, dan disimpulkan bahwa penggunaan nanomaterial (sebagai nanokatalis) dapat membantu praperlakuan mengatasi kelemahan konvensional seperti biaya tinggi, pembentukan inhibitor, konsumsi energi, dan sebagainya (Srivastava et al. 2023 ; Chandel et al. 2024 ; Philippini et al. 2022 ). Perlakuan awal oksidatif konvensional, seperti oksidasi basah, perasam organik, oksidasi ozon, oksidasi fenton, dan hidrogen peroksida alkali dipelajari oleh Zhou et al. ( 2023 ), yang menekankan bahwa delignifikasi oksidatif dapat digunakan untuk meningkatkan daya cerna enzimatik selulosa untuk menghilangkan penyumbatan fisik. Namun, biaya perlakuan awal terlalu tinggi. Tabel 3 menyoroti kelebihan dan kekurangan dari berbagai perlakuan awal.

Perlakuan awal termal FVW telah menjadi populer saat ini karena peningkatan pelarutan lumpur, peningkatan kemampuan pengeringan dan kinerja pencernaan. Di antara perlakuan awal termal, perlakuan gelombang mikro juga telah menarik minat secara luas karena sifatnya yang ramah lingkungan dan hemat energi karena dapat menahan kehilangan panas yang terjadi selama transmisi energi dalam pemanasan konvensional. Dalam sebuah penelitian, perlakuan awal gelombang mikro meningkatkan pelarutan bahan baku dan menghasilkan hasil metana 10% lebih tinggi dibandingkan dengan bahan baku yang tidak diolah (Agrawal et al. 2023a ). Seperti yang disorot oleh Chopra et al. ( 2024 ), perlakuan awal berbantuan gelombang mikro dapat dikombinasikan dengan DES atau kondisi asam atau basa, dan penggilingan, untuk meningkatkan efisiensi proses. Ini memberikan keuntungan seperti pemanasan yang seragam, pengurangan waktu reaksi, penggunaan pelarut minimal, dan reaksi samping yang terbatas. Chopra et al. 2024 ). Karbonisasi hidrotermal (HTC) dan torifikasi adalah perlakuan awal termal lainnya. HTC dilakukan di bawah tekanan autogenous pada 180°C–240°C. HTC terutama dilakukan untuk mengurangi jumlah air, oksigen, dan hidrogen dalam biomassa melalui dehidrasi dan dekarboksilasi. Produk utama yang terbentuk selama HTC disebut “hydrochar” (Singh et al. 2023 ). Torrefaction (pirolisis ringan) adalah metode yang menjanjikan, ramah energi, dan stabil yang digunakan untuk mengurangi jumlah air dan higroskopisitas limbah sambil meningkatkan kemampuan giling dan kepadatan energi. Ini meningkatkan sifat-sifat biofuel yang dihasilkan. Dalam metode ini, bahan baku disimpan dalam reaktor pemanas. Sumber energi eksternal digunakan untuk menghasilkan panas, yang ditransfer ke bahan baku, yang selanjutnya mengalami serangkaian reaksi transformasional. Ini meningkatkan homogenitas dan hidrofobisitas konstituen dan meningkatkan kandungan karbon, kepadatan energi, dan nilai kalor yang lebih tinggi (HHV) untuk akhirnya menghasilkan biochar (Lin et al. 2021 ). Praperlakuan lainnya termasuk praperlakuan pelarut selulosa dan fraksinasi lignoselulosa pelarut organik (COSLIF), yang dilakukan sebelum hidrolisis. Asam fosfat (~85% pada suhu 50°C) bertindak sebagai agen praperlakuan untuk degradasi biomassa yang efektif sebelum hidrolisis. Ia mengganggu pola ikatan hidrogen selulosa kristal dengan bertindak sebagai pelarut selulosa untuk pelarutan selulosa, sehingga meningkatkan aksesibilitas selulase terhadap selulosa (Mund et al. 2021 ). AI merupakan teknik baru untuk meningkatkan langkah praperlakuan. Misalnya, AI dapat membantu dalam identifikasi galur, penyaringan, pembudidayaan, dan transformasi mikroalga (Sharma et al. 2021 ).

Perlakuan pendahuluan kimia-mekanik gabungan telah diterapkan pada biomassa lignoselulosa, dan peningkatan hasil gula yang dapat difermentasi telah diamati (Areepak et al. 2022 ). Rekayasa genetika, metode perlakuan lain yang digunakan untuk meningkatkan toleransi mikroba terhadap inhibitor, dianggap menjanjikan untuk meningkatkan hasil biofuel (Bhatia et al. 2020 ; Joseph Antony Sundarsingh et al. 2023 ). Cairan ionik, DES, ledakan karbon dioksida superkritis, ledakan uap, fraksinasi lignoselulosa yang ditingkatkan dengan pelarut bersama (CELF), ozonolisis, dan perlakuan pendahuluan organosolv dianggap ekonomis dan ramah lingkungan (Dharmaraja et al. 2023 ; Ab Rasid et al. 2021 ). Namun, perlakuan pendahuluan hijau mahal, dan hanya studi terbatas yang tersedia untuk analisis komparatif tentang dampak teknologi tersebut pada biomassa (Haldar dan Purkait 2021 ).

Kelayakan ekonomi pembuatan etanol dari berbagai limbah buah dan sayuran, seperti residu jeruk, delima, pepaya, kentang, tomat, dan wortel, diselidiki dalam sebuah studi tahun 2024. Menurut penelitian tersebut, limbah dari jeruk, delima, dan pepaya memiliki kadar gula yang dapat difermentasi tertinggi, menghasilkan rendemen etanol 25%–50% (Detho et al. 2024 ). Efek praperlakuan ultrasonik pada rendemen biogas FVW diperiksa dalam sebuah studi tahun 2021. Peneliti menemukan bahwa penerapan gelombang ultrasonik pada 20 MHz untuk berbagai lama waktu (10, 20, dan 45 menit) secara signifikan meningkatkan produksi metana. Setelah 45 menit sonikasi, rendemen metana kumulatif maksimum adalah 238 mL/g padatan volatil, yang 43% lebih tinggi daripada sampel yang tidak diolah. Peningkatan ini dikaitkan dengan kemampuan proses ultrasonik untuk memecah struktur organik yang rumit, yang memudahkan mikroorganisme untuk mencerna makanan selama pencernaan anaerobik (Matobole et al. 2021 ). Penelitian lain juga telah menyoroti pentingnya langkah praperlakuan dalam sintesis biofuel dari FVW. Mgeni et al. ( 2024 ) menggunakan hidrolisis alami yang melibatkan enzim seperti pektinase, selulase, dan hemiselulase sebagai metode praperlakuan untuk memecah karbohidrat kompleks yang ada dalam limbah buah nanas. Dharmalingam et al. ( 2023 ) menggunakan praperlakuan asam asetat, asam sitrat, asam oksalat, dan asam klorida untuk limbah sayuran campuran sementara praperlakuan pelarut eutektik dalam digunakan untuk limbah kulit pisang (Manivannan dan Anguraj 2023 ). Untuk mensintesis bioetanol, Favaretto et al. ( 2023 ) menggunakan pretreatment hidrolisis enzimatik pada residu buah yang menghasilkan kadar gula reduksi sebesar 268,08 mg/mL pada residu pisang.

Komersialisasi biofuel berkaitan dengan analisis teknoekonomi yang pada akhirnya bergantung pada biaya praperlakuan. Misalnya, selama praperlakuan kimia, biaya bahan kimia tinggi tetapi dapat diimbangi dengan hasil produk. Faktor lainnya adalah biaya operasional termasuk transportasi, biaya penyimpanan yang dapat diimbangi dengan pembentukan residu untuk mengurangi biaya utilitas (Gunasekaran et al. 2021 ). Patel dan Shah ( 2021 ) telah merangkum perbandingan kuantitatif dari berbagai jenis praperlakuan. Misalnya, praperlakuan mekanis mahal berkenaan dengan kebutuhan energi dan biaya operasi, praperlakuan biologis dianggap mahal karena waktu pemrosesan yang lama, dan praperlakuan air panas cair memiliki konsumsi energi dan air yang tinggi. Selain itu, aplikasi praktis praperlakuan biologis terbatas karena biaya enzim yang lebih tinggi dan kesulitan dalam daur ulang (Chopra et al. 2024 ). ( 2021 ) mempelajari efek pretreatment ultrasonikasi limbah buah, makanan, dan sayuran (FFVW) pada sintesis biogas dan biometana dan menemukan peningkatan produksi masing-masing sebesar 29,4% dan 18,4%. Selain itu, penelitian ini juga menganalisis biaya produksi biogas melalui co-digestion anaerobik dari FFVW yang tidak diolah, alkali, hidrotermal, ultrasonikasi, dan pretreatment termal masing-masing sebesar 2,45, 19,33, 5,52, 3,12, 22,72 USD/ton FFVW. Oleh karena itu, disimpulkan bahwa pretreatment ultrasonikasi efektif secara ekonomi dengan produksi biogas yang lebih tinggi. Seperti yang dinyatakan oleh Chopra et al. ( 2024 ), pretreatment lignoselulosa merupakan langkah penting dalam menghitung biaya produksi biofuel karena biaya modalnya, konsumsi bahan kimia yang tinggi, dan sifatnya yang intensif energi. Misalnya, sebuah penelitian melakukan penilaian tekno-ekonomi terhadap teknik pretreatment seperti air panas cair, ledakan serat amonia, dan asam encer; diamati bahwa perlakuan awal saja memberikan kontribusi terhadap biaya yang sama tingginya dengan keseluruhan proses produksi.

5 Teknologi Produksi Biofuel
5.1 Teknologi Konversi Biokimia
Pencernaan anaerobik mengacu pada pemecahan bahan baku secara anaerobik (tanpa oksigen) dengan adanya metanol atau mikroorganisme anaerobik untuk menghasilkan biogas. Proses berlangsung dalam reaktor kedap udara, yang dikenal sebagai digester (Awogbemi et al. 2022 ). Bahan organik distabilkan melalui tiga langkah utama AD: hidrolisis (konversi protein menjadi gula larut atau asam lemak), asidogenesis (konversi asam amino menjadi produk fermentasi antara), asetogenesis (konversi asam lemak tingkat tinggi menjadi senyawa asetat dan hidrogen) dan metanogenesis (konversi asetat menjadi metana) yang menghasilkan metana dan karbon dioksida dengan sejumlah kecil gas lainnya (yaitu H 2 , NH 3 , H 2 S, dan N 2 , dll.) (Agrawal et al. 2023a ). Bioreaktor yang dirancang memungkinkan keberadaan logam, pH, rasio C/N, alkalinitas dan kisaran suhu untuk bakteri anaerobik untuk dikontrol. Bakteri ini umumnya mesofil atau termofil dan bekerja pada kisaran suhu 30°C–40°C atau 50°C–60°C (Esparza et al. 2020 ). AD dikenal sebagai metode yang berkelanjutan, tetapi memiliki kelemahan produksi rendah dan biaya tinggi dengan biodegradabilitas substrat yang lebih rendah. Praperlakuan umumnya dilakukan untuk delignifikasi biomassa (Parvathy Eswari et al. 2023 ). Metode ini, dibandingkan dengan teknik tradisional (penimbunan dan insinerasi), membutuhkan ruang kecil dan potensi untuk menghasilkan energi terbarukan, sehingga mengurangi emisi GRK. Gambar 3 menunjukkan berbagai teknologi produksi biofuel. Dalam karya terbaru, Aworanti et al. ( 2023 ) mengidentifikasi dan membahas variabel proses yang memengaruhi kinerja berbagai jenis teknologi proses AD, seperti kering dan basah, batch dan kontinyu, mesofilik dan termofilik, serta AD tahap tunggal dan multitahap. Lebih jauh lagi, metode ini bergantung pada pengelompokan komunitas mikroba tertentu dan rentan terhadap gangguan proses yang memengaruhi hasil biometana. Pemantauan proses dapat memeriksa keandalan AD untuk mengendalikan faktor-faktor seperti konsentrasi asam lemak volatil (VFA), pH, komposisi biogas, hasil metana, alkalinitas, kadar metabolit intermediet tertentu, dan komposisi aktivitas enzim. Misalnya, mikroplastik dalam lumpur limbah berdampak negatif pada proses, dan penggunaan teknik AI seperti mikroskop elektron pemindaian (SEM), Fourier transform infrared (FTIR), spektroskopi Raman, dan spektrometri massa kromatografi gas (GC–MS) dapat mengukur mikroplastik ini (Meena et al. 2021 ). Kazmi et al. ( 2024) telah merangkum produksi biohidrogen dari limbah makanan. Biogas merupakan metana, sebuah GHG, dan menghilangkan sebagian besar metana dari biogas menghasilkan biohidrogen, bahan bakar yang jauh lebih bersih. Selain itu, AD dengan teknologi produksi biogas yang ditingkatkan lainnya dapat meningkatkan hasilnya. CO 2 dapat dihilangkan melalui cairan ionik sementara biohidrogen dapat diekstraksi melalui elektrolisis air, gasifikasi reformasi metana uap, dan sebagainya.

Sharmila et al. ( 2023 ) membahas berbagai teknologi baru untuk konversi biomassa menjadi biofuel yang berkelanjutan. Beberapa logam, nanopartikel seng oksida, dan antibiotik dapat berdampak negatif pada AD. Aditif seperti metabolit biologis, unsur mikro, agen pengubah enzim, agen khelasi, dan adsorben ditemukan dapat meningkatkan jumlah produk sampingan AD termasuk kualitas digestat dan hasil biofuel. Selain itu, pengotor seperti karbon dioksida dapat mengurangi kualitas biogas yang dihasilkan karena menurunkan nilai kalor dan meningkatkan jejak karbon. Oleh karena itu, membran transpor terfasilitasi berdasarkan nanoselulosa telah dipertimbangkan dan direkomendasikan untuk menghilangkan karbon dioksida dari biogas guna meningkatkan kualitasnya (Archana et al. 2024 ). Jeyakumar dan Vincent ( 2022 ) telah merangkum pro dan kontra penggunaan nanoteknologi dalam pencernaan anaerobik. Berbagai nanomaterial yang digunakan untuk peningkatan AD adalah material nanokomposit (kitosan dan nanotube TiO2 ) , nanopartikel metalik (nikel, kadmium, dan kobalt), nanomaterial berbasis karbon (grafena dan kain karbon), dan nanomaterial oksida logam (ZnO dan NiO). Kelemahan utama AD adalah biaya modal awalnya, berkisar antara €2 hingga €5 juta, dan dana ini sulit diperoleh tanpa bantuan eksternal atau subsidi pemerintah (Sarangi et al. 2024 ).

Fermentasi adalah konversi biokimia lain di mana zat organik terdegradasi dalam kondisi anaerobik oleh katalis yang disajikan oleh beberapa organisme mikroskopis, seperti khamir. Glukosa diubah menjadi etanol dan karbon dioksida selama proses ini (Alzate Acevedo et al. 2020 ). Fermentasi etanol konvensional sebagian besar beroperasi pada suhu kurang dari 35°C. Untuk memastikan kemurnian bahan bakar dalam kendaraan, distilasi dan dehidrasi adalah langkah-langkah umum untuk produksi etanol untuk meningkatkan konsentrasi alkohol (Kataya et al. 2023 ). Fotofermentasi mengacu pada proses di mana bakteri fotosintetik ungu nonsulfur ( seperti Rhodobacter, Rhodospirillum, dan Rhodopseudomonas ) memfermentasi bahan organik menjadi hidrogen dan karbon dioksida dalam kondisi bebas oksigen. Sebaliknya, fermentasi gelap (DF) tidak menggunakan cahaya dan, secara komparatif, merupakan metode yang murah dan ramah lingkungan, di mana bahan organik terurai di ruang bebas oksigen untuk menghasilkan biofuel (Alagumalai et al. 2023 ). DF yang dilanjutkan dengan tiga tahap pertama AD termasuk hidrolisis, asidogenesis, dan asetogenesis adalah proses yang banyak digunakan untuk menghasilkan H 2 . Biomassa limbah digunakan sebagai substrat oleh anaerob fakultatif atau wajib untuk menghasilkan H 2 , CO 2, dan VFA seperti asam asetat, asam butirat, dan asam propionat. Perlu dicatat, bagaimanapun, bahwa proses ini sangat bergantung pada substrat dan dapat menghasilkan H 2 rendah (10–180 mL/g VS). Faktor ini membatasi peningkatan skalanya (Mazzanti et al. 2024 ). Fermentasi juga menghadapi tantangan termasuk kekurangan air tawar, kontaminasi mikroba, penggunaan energi yang tinggi, konsumsi oksigen yang buruk, efisiensi konversi yang rendah dan proses terputus-putus yang perlu diatasi (Meena et al. 2021 ).

Dalam studi eksperimental oleh Chaudhary et al. ( 2022 ), limbah kulit buah delima dihidrolisis, didetoksifikasi, dan difermentasi untuk menghasilkan bioetanol. Berbagai karya telah meninjau valorisasi limbah buah dan sayuran menjadi biofuel melalui fermentasi (Pathak et al. 2017 ; Yukesh Kannah et al. 2020 ; Sharmila et al. 2023 ). Cakupan nanoteknologi untuk meningkatkan fermentasi biomassa telah dibahas baru-baru ini oleh Anekwe et al. ( 2024 ), Li et al. ( 2024 ) dan Karthikeyan dan Velvizhi ( 2024 ). Badgett dan Milbrandt ( 2021 ), dan Sridhar et al. ( 2021 ) telah berfokus pada keberlanjutan biofuel, penilaian siklus hidupnya, dan efektivitas biaya sehubungan dengan parameter seperti infrastruktur dan nilai sekarang bersih.

5.2 Konversi Termokimia
Proses penguraian sampah makanan pada suhu termal tinggi (antara 400 °C dan 900 °C) disebut pirolisis (Yukesh Kannah et al. 2020 ). Dalam kondisi anaerobik, molekul mengalami suhu tinggi yang menyebabkan penguraian kimia dan pembentukan molekul yang lebih kecil. Dehidrasi, isomerisasi, dehidrogenasi, aromatisasi, pengarangan dan oksidasi adalah reaksi yang terjadi selama penguraian termal biomassa melalui pirolisis (Kataya et al. 2023 ). Pirolisis dapat dikategorikan menjadi empat jenis: pirolisis lambat, yang terjadi pada laju pemanasan kurang dari 10 °C/menit pada suhu 400 °C; pirolisis menengah, yang terjadi pada 300 °C–600 °C pada laju 0,1–10 °C/menit; pirolisis cepat, yang terjadi pada tingkat yang sangat tinggi, dan produk targetnya adalah bio-oil, dengan hasil sekitar 70%–80%; dan pirolisis instan, yang menghasilkan hasil di atas 75% untuk bio-oil (Grande et al. 2020 ). Namun, perlu digarisbawahi bahwa langkah praperlakuan diperlukan sebelum pirolisis karena kemungkinan efisiensi keseluruhan yang rendah lebih tinggi (Sridhar et al. 2021 ). Gasifikasi dapat dijelaskan sebagai oksidasi parsial biomassa menjadi syngas pada suhu tinggi. Bergantung pada kondisi dan reaktor, laju konversi gasifikasi adalah antara 70% dan 90% (Gao et al. 2023 ). Biomassa, tanpa adanya oksigen, mengalami suhu optimal 700°C, yang menghasilkan minyak pirolisis (bio-oil), arang, dan gas sintesis (Syngas). Syngas adalah kombinasi terutama CO, CO 2 , H 2 , H 2 O, dan CH 4 ; jumlah jejak hidrokarbon yang lebih tinggi (propana atau etana); dan beberapa kontaminan, seperti partikel arang kecil (Gumisiriza et al. 2017 ). Proses ini mengubah biomassa menjadi produk bernilai seperti panas, biochar, biofuel, syngas, listrik, dan pupuk (Kataya et al. 2023 ). Dalam pembakaran, oksidasi lengkap biomassa terjadi saat bahan organik berubah secara termal menjadi CO 2 dan H 2 O dengan bantuan oksidan apa pun (kebanyakan oksigen) (Meena et al. 2021 ). Sementara insinerasi melibatkan pembakaran limbah yang menghasilkan panas dan energi. Energi yang dipulihkan ini berpotensi untuk digunakan dalam pengoperasian penukar panas atau turbin dalam industri proses. Meskipun teknik ini tidak diminati saat ini, insinerasi memiliki kapasitas untuk mengurangi volume limbah padat untuk pembuangan hingga 80%–85%.

5.3 Teknologi Baru Lainnya
5.3.1 Hidroproses
Hidroprosesing adalah teknik lain yang digunakan untuk memproduksi biodiesel berkualitas tinggi dari minyak nabati. Metode ini dapat mengubah minyak kedelai menjadi hidrokarbon parafin. Ini dilakukan dalam unit hidrotreating dengan adanya katalis pada suhu tinggi (320°C–410°C) dan tekanan H 2 tinggi (30–80 bar) (Vázquez-Garrido et al. 2023 ). Bergvall et al. ( 2023 ) bereksperimen dengan hidroprosesing dua langkah untuk mengatasi tantangan umum dalam mengubah biomassa lignoselulosa menjadi bahan bakar dan bahan kimia. Selama pirolisis cepat, biomassa padat diubah menjadi bio-oil cair, gas yang tidak dapat dikondensasi, dan arang padat. Namun, bio-oil yang dihasilkan memiliki kandungan oksigen yang tinggi, yang menghasilkan sifat-sifat negatif seperti peningkatan viskositas, korosifitas, dan ketidakstabilan termal. Pirolisis katalitik telah dipelajari untuk mengatasi kelemahan ini, tetapi tidak dianggap sesuai karena kemampuannya untuk mengurangi karbon guna memulihkan minyak dan mengakumulasi logam alkali pada katalis, yang mengakibatkan penonaktifan katalis. Hidroproses dua tahap digunakan untuk menyeimbangkan aktivitas katalitik, dan proses tersebut menghasilkan hasil 29 wt% produk minyak terdeoksigenasi (0,5 wt% oksigen) dari bio-oil pirolisis cepat FPBO, dengan pemulihan karbon keseluruhan sebesar 68%.

5.3.2 Pencairan Termal (TL) dan Pencairan Hidrotermal (HTL)
Produk cair (bio-oil) yang diperoleh dari proses seperti pirolisis memiliki kandungan oksigen yang tinggi, yang membuatnya sangat tidak stabil dan mengurangi potensinya untuk digunakan sebagai bahan bakar (Grande et al. 2020 ). Kandungan oksigen yang tinggi dan kerusakan struktur alami senyawa fenolik berkontribusi pada sifat tidak stabil dari bio-oil yang dihasilkan (Mukundan et al. 2022 ). Pencairan hidrotermal (HTL) adalah teknologi baru yang digunakan untuk menghasilkan zat antara biofuel generasi kedua dengan kepadatan tinggi dengan peningkatan efisiensi energi dan kandungan oksigen terbatas dari biomassa limbah basah (Sharma et al. 2021 ). Biomassa basah mengalami hidrolisis, di mana ia didekomposisi secara termal menjadi produk biocrude. Kandungan air yang tinggi dalam biomassa dianggap ideal untuk teknologi ini; oleh karena itu, pra-perlakuan tidak diperlukan untuk tujuan pengeringan. Pelarut (air atau etanol) ditambahkan ke biomassa, dan campuran tersebut ditambahkan ke reaktor TL. Bio-oil adalah produk akhir dari proses ini. Baru-baru ini, kecerdasan buatan (AI), khususnya pembelajaran mesin (ML) dan ANN, telah digunakan untuk memprediksi dan mengoptimalkan parameter proses (Meena et al. 2021 ). HTL dapat memproses biomassa basah dan kering secara efisien tanpa batasan apa pun untuk menghasilkan biocrude, yang merupakan zat antara padat energi yang dapat digunakan untuk ditingkatkan menjadi berbagai bahan bakar cair. Proses ini terjadi pada suhu sekitar 250°C–450°C dan tekanan antara 100 dan 300 bar. Selama proses tersebut, biomassa mengalami serangkaian reaksi depolymerisasi, termasuk hidrolisis, dehidrasi, atau dekarboksilasi, yang menghasilkan pembentukan produk yang tidak larut seperti minyak biocrude atau biokarbon dan gas seperti metana, karbon monoksida, atau zat anorganik yang larut seperti fenol atau asam. (Grande et al. 2020 ).

Shahbeik et al. ( 2023 ) meninjau pencairan hidrotermal (HTL) dan menjelaskan berbagai keuntungan dan kerugian dari teknik ini. Teknik ini tidak memakan waktu lama dan dapat diaplikasikan pada berbagai macam biomassa, dan prosesnya dilakukan dalam kisaran suhu lebih dari 100°C dan tekanan 0,1 MPa. Air dianggap sebagai aditif utama, dan reaksi seperti hidrolisis, kondensasi, dekarboksilasi, dan dehidrasi terjadi selama HTL. Ini adalah teknik yang ramah lingkungan dan operasi sederhana dengan lebih sedikit korosi pada peralatan (Yu et al. 2023 ). Karena HTL tidak memerlukan langkah pra-pengeringan, air bertindak baik sebagai pelarut maupun katalis asam-basa, meningkatkan solvasi dan deoksigenasi senyawa antara, yang menghasilkan produksi bio-oil berkualitas tinggi, hidrokarbon padat, produk gas (kebanyakan CO 2 ) dan fase berair yang dapat dengan mudah dipisahkan dari produk bio-oil yang diinginkan (Mukundan et al. 2022 ). Katalis berbasis besi dilaporkan meningkatkan total hasil minyak, dengan penurunan pembentukan arang dan gas, sedangkan K2CO3 dianggap sebagai katalis paling efektif untuk HTL. Sebuah studi melaporkan hasil bio-oil tertinggi sebesar 23,9 wt% ketika tongkol jagung menjalani HTL pada suhu 305°C, waktu retensi 20 menit dan kandungan biomassa 10% dalam reaktor. Lebih jauh lagi, studi eksperimental lain memproses tongkol jagung sebanyak 2000 metrik ton/hari dan menghasilkan 61 juta galon/tahun etanol dan bahan kimia bernilai tambah lainnya (Mathanker et al. 2020 ) . Lebih lagi, HTL telah cukup maju untuk memenuhi prinsip-prinsip ekonomi sirkular (Zhang et al. 2023 ). Aierzhati et al. ( 2021 ) menganalisis kelayakan dan potensi komersialisasi dalam memanfaatkan limbah makanan untuk produksi biofuel sambil juga melakukan analisis teknoekonomi. Transportasi biomassa berkontribusi pada sebagian besar (73%) dari total biaya umpan balik. Harga jual minimum diperkirakan sebesar $3,48 per galon setara bensin (GGE) untuk minyak mentah. Reaktor HTL bergerak diamati lebih menguntungkan jika sampah makanan dikumpulkan dari area seluas lebih dari 106 mil. Studi tersebut menemukan bahwa HTL layak secara ekonomi.

5.3.3 Sel Bahan Bakar Mikroba (MFC)
Limbah pertanian dapat terurai secara hayati dengan mudah dan mengandung konsentrasi tinggi bahan organik, nutrisi mikro dan makro yang membuatnya cocok untuk pertumbuhan mikroba (Pandit et al. 2021 ). Sel bahan bakar mikroba adalah konversi limbah yang ramah lingkungan menjadi energi untuk menghasilkan biolistrik (Kondaveeti et al. 2019 ). Perangkat bioelektrokimia, yang ada dalam MFC, memanfaatkan mikroorganisme sebagai katalis dan mengubah zat organik dan anorganik menjadi arus listrik. Membran pertukaran proton umumnya bertindak sebagai partisi antara ruang anoda dan katoda, yang terdiri dari elektroda yang dihubungkan oleh sirkuit eksternal. Mikroba yang ada dalam biofilm mengoksidasi ruang anoda, menghasilkan pembentukan proton, metabolit, dan elektron. Pasokan air menyebabkan reduksi proton oksigen di anoda dan bahan organik seperti limbah sayuran dapat digunakan sebagai substrat. Faktor-faktor ini membuat teknologi ini berkelanjutan secara lingkungan dan berkontribusi pada ekonomi sirkular (Rojas-Flores et al. 2022 ; Ramya dan Senthil Kumar 2022 ). Perlu dicatat bahwa dua jenis katalis yang digunakan dalam metode ini adalah enzim dan mikroorganisme. Mekanisme yang paling banyak dipelajari yang melibatkan enzim adalah sistem oksidasi dua elektron yang memiliki glukosa oksidase (GOx) atau glukosa dehidrogenase (GDH). Keunggulan MFC dibandingkan teknologi lain adalah: tidak memerlukan pengolahan gas, dapat diterapkan di lokasi yang tidak memiliki infrastruktur listrik, bekerja secara efisien di lapangan terbuka, konversi langsung energi substrat menjadi listrik yang meningkatkan efisiensi sistem (Apollon et al. 2021 ). Kondisi yang menguntungkan untuk bekerjanya MFC meliputi pH netral, kondisi reaksi ringan secara umum dengan tekanan dan suhu normal untuk mengubah bahan organik menjadi bioenergi dalam satu langkah secara efisien (SD Kumar et al. 2021 ).

Kurangnya penggunaan AD digestate dapat menyebabkan masalah lingkungan seperti kontaminasi patogen. Untuk mengatasi hal ini, MFC digunakan untuk limbah sayuran. Energi kimia dari substrat organik diubah menjadi energi listrik melalui reaksi redoks dalam sistem elektrokimia yang dikatalisis secara biologis. Namun, strategi ini hanya dapat digunakan untuk limbah kaya karbohidrat (Plazzotta et al. 2017 ). Sebuah penelitian pada limbah alpukat menunjukkan tegangan dan arus pada hari ketujuh sebesar 0,74 ± 0,02121 V dan 3,7326 ± 0,05568 mA dengan pH operasi optimum 5,98 ± 0,16. Konduktivitas listrik substrat meningkat dari hari pertama menjadi 94,46 ± 5,12 mS/cm pada hari kesembilan sementara rapat daya yang dihasilkan adalah 566,80 ± 13,48 mW/cm 2 pada rapat arus 5,165 A/cm 2 (Rojas-Flores et al. 2022 ). Untuk pemilihan bahan elektroda, keuntungan dan keterbatasan yang dilaporkan adalah biaya, konduktivitas, sifat permukaan dan biokompatibilitas. Untuk penggunaan pada tingkat komersial, modifikasi teknologi pada elektroda anoda diperlukan untuk meningkatkan kinerja (Srivastava et al. 2021 ). Bahan rekayasa nano sebagai anoda dengan luas permukaan yang meningkat dapat digunakan untuk meningkatkan mekanisme transfer elektron atau pemanfaatan polimer konduktif dengan karbon yang dimodifikasi dan anoda berbasis logam juga berpotensi untuk meningkatkan daya listrik keluaran (Pandit et al. 2021 ). ( 2024 ) telah merangkum kemajuan dan tantangan terkini yang dihadapi dalam memanfaatkan MFC di bidang praktis. Misalnya, zat berbasis karbon seperti grafit atau kain karbon digunakan sebagai elektroda dalam MFC tradisional, tetapi saat ini, bahan elektroda baru seperti grafena, oksida logam, polimer konduktif, dan nanotube karbon sedang digunakan. Selain itu, MFC adalah teknologi yang menjanjikan, tetapi menghadapi beberapa tantangan terkait efektivitas biaya, peningkatan operasional, dan skalabilitas. Kelemahan ini dapat diatasi dengan penelitian terkini yang dilakukan di bidang MFC. Misalnya, ada perangkat hibrida yang dipatenkan yang menggabungkan organisme hidup ke dalam teknologi bio-baterai. Kombinasi ini dapat membuat perubahan positif dalam transformasi energi matahari menjadi listrik, sehingga menghasilkan energi bersih.

5.4 Kecerdasan Buatan (AI) dan Pembelajaran Mesin
AI adalah teknik pemodelan yang digunakan untuk merancang, memantau, dan mengoptimalkan produksi biofuel. AI merujuk pada sejumlah besar elemen pemrosesan yang sangat saling berhubungan (neuron) yang bekerja bersama untuk memecahkan suatu masalah. ANN, support vector machines, random forest, intelligence decision support systems, dan sebagainya, telah digunakan. Berbagai penelitian telah difokuskan pada pemanfaatan AI dalam konversi biomassa menjadi biofuel (Sakheta et al. 2023 ; Liu, Ghou, et al. 2023 ; Shi et al. 2023 ; Liao and Yao 2021 ). Owusu dan Marfo ( 2023 ) meninjau penerapan AI dalam siklus produksi bioetanol, praperlakuan, hidrolisis, dan fermentasi melalui jaringan saraf tiruan (ANN). Alagumalai et al. ( 2023 ) meninjau algoritma pembelajaran mesin (ML) untuk mengidentifikasi pola dan korelasi antara berbagai proses untuk meningkatkan produksi dan efisiensi produksi biohidrogen dengan mengoptimalkan parameter proses (seperti pH, suhu, dan konsentrasi nutrisi). ML juga digunakan untuk menganalisis laju biofuel yang dihasilkan dari siklus energi hibrida (dikembangkan dengan menghibridisasi energi surya dan biomassa). Support vector machine dan regresi proses Gaussian adalah dua algoritma yang digunakan dalam model prediksi. Namun, hasil yang diperoleh dari model regresi proses Gaussian tidak dianggap signifikan (Xia et al. 2023 ). Sebaliknya, Sumayli ( 2023 ) meninjau regresi proses Gaussian (GPR), multilayer perceptron (MLP), dan model regresi K-nearest neighbor (KNN) untuk mengoptimalkan hasil biofuel metil ester dari minyak pepaya, dan hasilnya memuaskan. Jin et al. ( 2023 ) mempelajari empat model ML, yaitu, algoritma k-nearest neighbor (kNN), support vector machine (SVM), random forest (RF), dan regresi AdaBoost, untuk memperkirakan produksi biodiesel melalui transesterifikasi. Model-model tersebut dibandingkan dengan koefisien korelasi dan root mean square error, dan model random forest ditemukan sebagai yang terbaik, karena secara akurat memprediksi produksi biodiesel.

ML menilai interkoneksi antara variabel input dan output untuk memodelkan masalah yang kompleks dan telah diintegrasikan dengan proses konversi biofuel termokimia untuk mendapatkan pemodelan proses biofuel yang akurat dan mudah. ​​Selain itu, ia memprediksi kinerja bahan bakar pada tahap penilaian awal, mengurangi waktu pengembangan teknologi, dan menggabungkan ML dengan bahan bakar alternatif yang berkelanjutan dapat membantu mengurangi biayanya. ML adalah pendekatan digital untuk mengembangkan energi hijau dan terbarukan dan dianggap berkelanjutan. Ia memerlukan set data yang besar dan bekerja melalui prediksi, pengoptimalan, dan pemantauan proses secara real-time. Berbagai penelitian telah difokuskan pada ML untuk menganalisis perannya dalam produksi biofuel (Jeon et al. 2023 ; Sharma et al. 2023 ; Kavitha et al. 2024 ; He et al. 2024 ; Agrawal et al. 2024 ; Song et al. 2024 ; Chen et al. 2024 ; Fahimi Bandpey et al. 2024 ).

Efisiensi, optimalisasi proses, dan kemampuan prediktif semuanya dapat direvolusi dengan penggunaan kecerdasan buatan (AI) dan pembelajaran mesin (ML) dalam teknologi produksi. AI sangat efektif dalam memproses data dalam jumlah besar untuk menemukan tren, membuat keputusan secara otomatis, dan memungkinkan pemantauan waktu nyata melalui telepon pintar (Markovic et al. 2024 ). Pemodelan prediktif digunakan oleh sistem AI untuk memperkirakan arus masuk limbah dan mengoptimalkan alokasi sumber daya, yang keduanya penting untuk efisiensi produksi biofuel (Reza 2023 ). Mirip dengan ini, pembelajaran mesin (ML) sangat baik dalam pemodelan prediktif 46, deteksi anomali, dan pembelajaran adaptif—yang semuanya dapat sangat meningkatkan output dan kreativitas (Melinda et al. 2024 ). Misalnya, ketersediaan data berkualitas tinggi sangat penting untuk keberhasilan AI dan ML, tetapi pengelolaan limbah buah dan sayuran dapat menjadi sulit karena variasi komposisi limbah, kadar air, dan tingkat kontaminasi (Sonwani et al. 2022 ). Teknologi ini mahal untuk diterapkan, dan penyiapan serta pemeliharaannya memerlukan pengetahuan khusus. Diperlukan strategi yang seimbang untuk mewujudkan potensinya sepenuhnya, dengan menggabungkan AI dan ML dengan pengumpulan data menyeluruh, staf yang berpengetahuan luas, dan solusi yang dirancang khusus untuk menangani limbah buah dan sayur.

6 Penilaian Siklus Hidup
Renewable Energy Directive telah menetapkan berbagai kriteria untuk mendefinisikan produksi biofuel yang berkelanjutan, termasuk batas emisi GRK biofuel hingga 35% dari emisi GRK bahan bakar fosil (Ruso et al. 2025). Penilaian siklus hidup (LCA) menganalisis fase siklus hidup tunggal dari proses tersebut, mulai dari pemilihan bahan baku hingga akhir masa pakai produk. Metode ini mematuhi pedoman International Organization for Standardization (ISO) dan karenanya dianggap andal. LCA umumnya melibatkan potensi pemanasan global (GWP) yang memberi tahu apakah teknologi yang diusulkan netral karbon. GWP menghitung jumlah GRK yang dilepaskan dan mengekspresikannya dalam kg CO 2 eq per kg minyak atau per MJ energi yang diproduksi. Analisis tekno-ekonomi (TEA) umumnya dilakukan dengan LCA untuk menganalisis biaya operasi dan modal, massa, dan keseimbangan energi. Penerapan konversi biomassa menjadi energi sangat bergantung pada perbandingan biaya dengan pasokan energi lainnya, yang menjadikan TEA teknik yang sangat penting. Misalnya, TEA diestimasi untuk sintesis biodiesel dari minyak goreng bekas, di mana biaya produksi per unit dan harga jual minimum biodiesel diestimasi masing-masing sebesar 1,8 dan 1,55 $/kg melalui analisis profitabilitas (Rajendran et al. 2022 ; Elgarahy et al. 2021 ; Chopra et al. 2024 ). Sridhar et al. ( 2021 ) telah membahas berbagai fase LCA: tujuan dan cakupan di mana metode yang digunakan dalam eksperimen dibandingkan dengan teknik pengelolaan limbah lainnya sehubungan dengan transportasi, biaya, konsumsi energi dan pemulihan produk; inventaris siklus hidup melibatkan dalam hal tenaga kerja, emisi di lingkungan, polutan dan pembangkitan energi; penilaian dampak siklus hidup melibatkan karakterisasi dan langkah-langkah pembobotan kuantitatif; interpretasi melibatkan evaluasi hasil untuk memverifikasi apakah sesuai dengan cakupan dan tujuan atau tidak; analisis biaya-manfaat sehubungan dengan aspek sosial, ekonomi, lingkungan dan, analisis sensitivitas untuk memahami potensi masalah yang tidak pasti untuk pengambilan keputusan dan perbaikan yang lebih baik.

Gunasekaran et al. ( 2021 ) membahas TEA untuk mengubah biomassa lignoselulosa menjadi biofuel dengan memperhatikan parameter seperti profitabilitas, biaya bahan baku, biaya pra-perlakuan, dan produksi. Misalnya, biaya biomassa lignoselulosa bergantung pada kategori dan aksesibilitasnya dan umumnya berkisar antara 22 dan 85$/ton. TEA juga bervariasi tergantung pada pupuk, biaya tenaga kerja, serta inflasi. Selain itu, tinjauan tersebut juga melakukan penilaian dampak lingkungan, dan kemungkinan klasifikasi mencakup potensi pengasaman, potensi eutrofikasi dan pengasaman, serta potensi karsinogenik dan nonkarsinogenik pada manusia. LCA telah dilakukan pada berbagai biofuel untuk memahami dampaknya terhadap lingkungan juga. Pra-perlakuan merupakan langkah penting dalam produksi biofuel. Chopra et al. ( 2024 ) telah merangkum dampak berbagai pra-perlakuan terhadap lingkungan. Misalnya, kulit jeruk menjalani pra-perlakuan gelombang mikro dan diamati bahwa pra-perlakuan ini memiliki dampak lingkungan kurang dari 25% jika dibandingkan dengan proses termal berbantuan asam tradisional. Jeswani, Chilvers, dan Azapagic ( 2020 ) mengeksplorasi LCA biofuel dan mengamati bahwa potensi pemanasan global dari biofuel generasi kedua relatif lebih rendah daripada bahan bakar fosil dan tanaman energi. Lebih jauh lagi, biofuel generasi kedua ini disarankan memiliki dampak negatif yang lebih kecil pada lingkungan. Studi yang berfokus pada LCA produksi biofuel meliputi pemanfaatan pisang, kentang, dan pepaya (Fagundes et al. 2024 ), limbah biji kurma (Parthasarathy et al. 2023 ). Rajendran et al. ( 2022 ) mengeksplorasi katalis biochar dari kulit jeruk Citrus medica yang selanjutnya digunakan untuk produksi biodiesel dari limbah makanan. Potensi pemanasan global sebesar −3,967 kg CO 2 ekuivalen diamati. Dalam analisis teknoekonomi, pendapatan pabrik tahunan dihitung sebesar $24.140.000 untuk umur proyek selama 20 tahun.

Foteinis dkk. ( 2020 ) meneliti minyak goreng bekas sebagai substrat untuk pembuatan biofuel dan mengamati total karbon yang lebih rendah (∼0,55t CO 2 eq) dan jejak lingkungan (58,37 Pt) per ton produksi biodiesel dibandingkan dengan biofuel generasi pertama dan ketiga. Selain itu, temuan ini memberikan cara alternatif untuk memanfaatkan minyak goreng bekas daripada membuangnya ke dalam limbah yang menyebabkan pencemaran air. Al-Muhtaseb dkk. ( 2022 ) melakukan LCA untuk memahami dampak pembuatan biodiesel terhadap lingkungan. Di sini, 1000 kg biodiesel yang diproduksi dianggap sebagai 1 unit fungsional. Penipisan abiotik kumulatif sumber daya fosil diamati sebesar 22.920 MJ, potensi pemanasan global sebesar 1150 kg CO 2 ekuivalen, potensi pengasaman sebesar 4,89 kg SO 2 ekuivalen dan potensi eutrofikasi sebesar 0,2 kg PO 4 3− ekuivalen untuk 1 ton (1000 kg) biodiesel yang diproduksi. Dibandingkan dengan biofuel generasi pertama, biofuel generasi kedua dan ketiga membutuhkan lahan pertanian yang lebih kecil untuk menghasilkan biofuel. Perlu dicatat juga bahwa evaluasi keberlanjutan biofuel bersifat kompleks, oleh karena itu LCA mungkin tidak dapat mempertimbangkan semua faktor yang menyebabkan analisis yang tidak tepat (Nazari et al. 2021 ).

7 Tantangan dan Peluang
Sebuah studi tahun 2023 oleh Badan Energi Terbarukan Internasional (IRENA) menunjukkan bahwa sementara biofuel memiliki potensi untuk mengurangi emisi gas rumah kaca hingga 80%–90%, biayanya saat ini 30%–50% lebih tinggi daripada bahan bakar konvensional, membatasi kelayakan komersialnya tanpa subsidi atau insentif yang signifikan (Sarangi et al. 2024 ). Biomassa lignoselulosa memiliki kelemahan yang signifikan karena memiliki dinding sel yang sulit didegradasi menjadi gula sederhana yang dapat difermentasi. Untuk meningkatkan hasil gula untuk menghasilkan biomassa, komposisi dinding sel harus diubah untuk meningkatkan melalui penambahan agen atau memanipulasi mesin biosintesis polisakarida dinding sel. Namun, penelitian masih berlangsung untuk mengatasi kelemahan ini (Igwebuike et al. 2024 ). Selain itu, dengan biaya produksi biofuel yang tinggi saat ini, keberlanjutan ekonomi biofuel dipertanyakan. Namun, memanfaatkan FVW dapat menjadi alternatif bahan baku yang mahal, yang pada akhirnya mengurangi harga keseluruhan. Misalnya, sebuah studi yang dilakukan pada biodiesel minyak goreng bekas di generator mengamati bahwa hingga campuran 30%, itu cocok dengan potensi pembangkitan energi diesel, mengurangi emisi GRK hingga 33%. Pada basis bulanan, kota Sao Paulo dapat menghasilkan minyak goreng bekas lebih dari 8800 m 3 yang memiliki kapasitas untuk memenuhi kebutuhan kota untuk armada bus, menghasilkan laba bulanan sebesar USD 5.000.000 dengan penghematan sebesar USD 5.000.000. Ini menunjukkan kelayakan ekonomi dan teknis produksi biodiesel dari minyak goreng sisa (Mizik dan Gyarmati 2021 ). Bahan bakar berbasis minyak bumi menjadi mahal setiap hari, yang menjadikan biofuel sebagai alternatif yang populer (Tesfaye 2017 ). Beberapa studi telah difokuskan pada penggunaan biofuel di mesin. Beberapa studi lebih menyukai bioetanol, karena dapat meningkatkan pembakaran mesin. Penggabungan bioetanol ke dalam minyak bumi meningkatkan kualitas bahan bakar dan tenaga mesin. Ini juga menurunkan emisi HC (hidrokarbon) dan CO. Sebaliknya, penelitian lain telah menunjukkan bahwa penggunaan campuran biofuel (bioetanol) dengan minyak bumi dapat meningkatkan produksi limbah dan tidak dapat meningkatkan kinerja mobil (Elfasakhany 2019 ). Namun, sebuah penelitian baru-baru ini menyimpulkan bahwa biohidrogen-biogas yang dicampur dengan biodiesel memiliki potensi untuk meningkatkan efisiensi pembakaran dan mengurangi pelepasan GRK dan polutan, yang menunjukkan kemungkinan masa depan solusi transportasi berkelanjutan. Biogas memiliki kandungan oksigen yang tinggi; oleh karena itu, pencampuran biogas dengan diesel menghasilkan pembakaran yang ramah lingkungan, sedangkan penambahan biohidrogen meningkatkan efisiensi pembakaran karena kecepatan nyala yang tinggi dan rentang mudah terbakar yang luas (Khan et al. 2024 ).

Studi tentang pembuatan bahan bakar biojet dari biomassa lignoselulosa telah mendapatkan perhatian yang semakin meningkat dalam beberapa tahun terakhir. Proses seperti pemrosesan termokimia biomassa, hidroprosesing bahan baku trigliserida, reformasi fase air, alkohol-ke-jet, dan gula-ke-hidrokarbon langsung digunakan untuk menghasilkan bahan bakar biojet. Selain itu, bahan bakar biojet ini meminimalkan emisi karbon di sektor penerbangan (Arora dan Mishra 2024 ; Shi et al. 2024 ; Bhati dan Sharma 2024 ; Pandit et al. 2024 ). Xie et al. ( 2024 ) merangkum potensi konversi bioetanol menjadi bahan bakar jet, tantangan dan prospek masa depan. Oligomerisasi berbasis etilena ditemukan lebih baik daripada reaksi Guerbet, dan peningkatan bioetanol melalui katalis yang berbeda diulas dalam studi ini. Shi et al. ( 2024 ) bekerja pada konversi tongkol jagung menjadi bahan bakar biojet melalui konversi fase air. Kemajuan ini memberikan peluang untuk mengubah biomassa lignoselulosa menjadi biofuel.

Ada berbagai tantangan yang dihadapi selama konversi biomassa menjadi biofuel; namun, kemajuan di sektor penelitian perlahan-lahan memecahkan potensi masalah. Adamu et al. ( 2023 ) meninjau masalah yang dihadapi selama produksi biohidrogen, biogas, bioetanol dan biodiesel dari FVW. Fotofermentasi membutuhkan elektroda berbiaya tinggi dan cahaya untuk pembangkitan biohidrogen. Sementara prosesnya menjanjikan, tuntutan membuatnya sulit untuk diadopsi. Oleh karena itu, fermentasi gelap saat ini digunakan karena tidak bergantung pada sumber energi eksternal. Beberapa kebijakan yang dapat membantu negara-negara untuk mengadopsi biofuel diperlukan seperti pencampuran bioetanol dalam diesel dan bensin dan diskon pajak khusus untuk konsumsi biofuel dan kendaraan bahan bakar fleksibel (Nazari et al. 2021 ). Namun, mengganti bahan bakar yang berasal dari minyak bumi dengan biofuel masih kontroversial karena biofuel perlu dicampur dengan bahan bakar lain untuk pemanfaatannya di mesin. Ini membuatnya mahal. Selain itu, biomassa lignoselulosa harus menjalani pra-perlakuan, yang meningkatkan biaya proses. Teknologi konversi yang lebih terjangkau dan hemat biaya serta penggabungan AI dan nanoteknologi diperlukan dalam produksi biofuel.

8 Kesimpulan
Pengelolaan limbah makanan menjadi masalah global, karena menimbulkan ancaman terhadap sumber daya lingkungan, kesehatan, dan ekonomi. Berbagai metode, seperti briket, pemberian pakan ternak, pembentukan produk bernilai tambah, pengomposan, fermentasi, dan sebagainya, digunakan untuk mengelola limbah buah dan sayuran. Biofuel telah mendapatkan popularitas dalam beberapa tahun terakhir karena terbarukan dan hemat biaya serta memiliki risiko rendah emisi gas rumah kaca dan prospek ramah lingkungan. Tinjauan ini berfokus pada penggunaan biomassa yang diperoleh dari bagian tanaman yang tidak dapat dimakan untuk menghasilkan biofuel. Beberapa penelitian tentang FVW telah merangkum potensinya sebagai substrat biofuel. Kemajuan dalam praperlakuan, penggabungan nanoteknologi dan AI dalam berbagai teknologi produksi biofuel semakin populer. Penelitian tentang biomassa lignoselulosa masih terbatas, dan lebih banyak pekerjaan eksperimental perlu dilakukan untuk menetapkan peran biomassa dalam pembangkitan biofuel. Area ini kurang diteliti, dan penelitian di masa mendatang diperlukan untuk mengatasi keterbatasan teknologi yang sudah ada.