Jumat, 22 Januari 2021

Wood Chip, Wood Pellet, dan Wood Briquette dari Kebun Energi untuk Pasar Lokal Bagian 2

Program cofiring PLN yakni mencampur bahan bakar biomasa dengan batubara pada PLTU yang jelas akan mendorong penggunakan biomasa sebagai sumber energi. Cofiring adalah cara paling mudah dan murah bagi PLTU untuk mulai masuk atau bertahap menggunakan energi terbarukan yang ramah lingkungan. Emisi juga semakin membaik seiring peningkatan penggunaan bahan bakar biomasa tersebut seperti  karena kandungan sulfur sangat rendah, abu sedikit dan bukan B3, dan fly ash sangat kecil. Jumlah biomasa yang ditambahkan misalnya mulai dari 1% yang kemudian secara bertahap ditambah dan bahkan finalnya bisa 100% biomasa atau energi terbarukan.  Pada tahun 2020 program cofiring tersebut sudah diinisiasi dengan target 37 PLTU dan pada akhir 2020 dilaporkan telah terlaksana untuk 20 PLTU. Sedangka secara keseluruhan terdapat 114 unit PLTU milik PLN yang berpotensi dapat dilakukan cofiring tersebut yang tersebar di 52 lokasi dengan kapasitas total 18.154 megawatt (MW) dengan target selesai 2024. Terdiri dari 13 lokasi PLTU di Sumatera, 16 Lokasi PLTU di Jawa, Kalimantan (10 lokasi), Bali dan Nusa Tenggara (4 unit PLTU), Sulawesi (6 lokasi) serta Maluku dan Papua (3 lokasi PLTU). Sedangkan rasio cofiring tersebut berkisar 1-5% biomasa dengan estimasi kebutuhan biomasa 9-12 juta ton per tahun.  Secara teknis dengan rasio cofiring 1-5% tersebut PLTU juga tidak perlu melakukan modifikasi peralatannya, sehingga bisa langsung digunakan setelah bahan bakar biomasa memenuhi spesisifikasi yang dipersyaratkan. 

Pulverized Combustion

Apabila dirinci tentang tipe teknologi yang digunakan PLTU di Indonesia saat ini, yakni terdapat tiga tipe PLTU yakni, 43 tipe PC (Pulverized Coal) dengan total kapasitas 15.620 MW membutuhkan campuran 5% biomassa atau setara 10.207,20 ton per hari, 38 tipe CFB (Circulating Fluidized Bed) total kapasitas 2.435 MW membutuhkan 5% biomassa atau setara 2.175,60 ton per hari. Sedangkan 23 tipe STOKER dengan kapasitas 220 MW menggunakan 100% biomassa atau setara 5.088 ton per hari. Untuk jangka pendek jenis biomasa yang digunakan adalah berbasis limbah, sedangkan untuk jangka panjang yakni dari kebun energi. Kementrian LHK juga telah mengalokasikan lahan sektar 12,7 hektar untuk penyediaan lahan hutan bersama-sama mendukung program penyediaan biomasa PLTU tersebut. Lahan-lahan bekas tambang yang luasnya sekitar 8 juta hektar juga semestinya bisa direklamasi dengan kebun energi tersebut. Bahkan PLN juga telah menandatangani nota kesepahaman atau Memorandum of Understanding (MoU) dengan PTPN III Holding (Persero) dan Perum Perhutani. Dalam hal ini, PLN sebagai pemilik PLTU, Sedangkan Perhutani memiliki sumber daya kawasan hutan industri baik di Jawa maupun luar jawa yang dapat dikembangkan sebagai hutan tanaman energi. Begitu juga dengan PTPN III yang memiliki lahan untuk pengembangan hutan tanaman energi, untuk lebih detail baca disini.

Untuk memenuhi kebutuhan biomasa sebagai sumber energi tersebut maka kebun energi harus semakin digalakkan. Produksi bahan bakar biomasa dari kebun energi membutuhkan waktu lebih lama dibandingkan dengan mengolah limbah-limbah kehutanan dan pertanian seperti limbah-limbah kayu tebangan, serbuk gergaji, limbah kayu dari industri pengolahan kayu, tandan kosong kelapa sawit, sabut kelapa, sekam padi, dan sebagainya. Rute atau pilihan dengan kebun energi dipilih karena selain lebih menjamin kualitas dan kuantitas bahan bakar biomasa juga mengoptimalkan penggunaan lahan termasuk bisa diintegrasikan dengan peternakan dan bisa dipanen berkali-kali (trubusan/coppice) tanpa harus menanam kembali (replanting) untuk panen berikutnya. Bahkan karena tanaman kebun energi menggunakan jenis legum seperti gamal dan kaliandra yang akarnya bisa mengikat nitrogen dari atmosfer maka kesuburan tanah juga meningkat. Tetapi memang juga dibutuhkan upaya lebih banyak dan keras untuk rute kebun energi tersebut karena paling tidak dibutuhkan minimal 2 tahun tanaman tersebut bisa dipanen dan sebelumnya juga perlu penyiapan tanah dan menanam tanaman tersebut.

Untuk memenuhi kebutuhan biomasa sebagai sumber energi tersebut maka kebun energi harus semakin digalakkan. Produksi bahan bakar biomasa dari kebun energi membutuhkan waktu lebih lama dibandingkan dengan mengolah limbah-limbah kehutanan dan pertanian seperti limbah-limbah kayu tebangan, serbuk gergaji, limbah kayu dari industri pengolahan kayu, tandan kosong kelapa sawit, sabut kelapa, sekam padi, dan sebagainya. Rute atau pilihan dengan kebun energi dipilih karena selain lebih menjamin kualitas dan kuantitas bahan bakar biomasa juga mengoptimalkan penggunaan lahan termasuk bisa diintegrasikan dengan peternakan dan bisa dipanen berkali-kali (trubusan/coppice) tanpa harus menanam kembali (replanting) untuk panen berikutnya. Bahkan karena tanaman kebun energi menggunakan jenis legum seperti gamal dan kaliandra yang akarnya bisa mengikat nitrogen dari atmosfer maka kesuburan tanah juga meningkat. Tetapi memang juga dibutuhkan upaya lebih banyak dan keras untuk rute kebun energi tersebut karena paling tidak dibutuhkan minimal 2 tahun tanaman tersebut bisa dipanen dan sebelumnya juga perlu penyiapan tanah dan menanam tanaman tersebut. 

  
Seperti disampaikan sebelumnya bahwa pemilihan produksi jenis bahan bakar dari kebun energi dipengaruhi beberapa hal seperti jarak kebun energi dengan industri pengguna, kapasitas produksi, kebutuhan industri sesuai teknologi pembakarannya dan nilai investasi. Apabila lokasi industri atau pembangkit listrik berdekatan bahkan dalam area kebun energi maka kayu dari kebun energi tersebut cukup hanya dengan dibuat wood chip (serpih kayu). Hal tersebut karena biaya transportasi murah. Sedangkan apabila lokasinya cukup jauh maka kayu tersebut sebaiknya diolah menjadi wood pellet atau wood briquette. Wood pellet memang jauh lebih populer daripada wood briquette walaupun secara teknis produksi wood briquette lebih mudah dan biaya produksi lebih murah. Selain itu secara teknis kepadatan (density) wood briquette juga bisa lebih tinggi daripada wood pellet. Hal itulah menjadi menarik jika ada produsen tertarik dengan produksi wood briquette sebagai diversifikasi produk dan teknologi pemadatan biomasa (biomass densification). 
 
Untuk keberlanjutan (sustainibility) juga kebun energi juga akan lebih baik dibandingkan dengan penggunaan limbah-limbah pertanian dan kehutanan atau industri perkayuan seperti tersebut di atas. Hal tersebut karena kebun tersebut dirancang dan dibuat khusus untuk tujuan kayu sebagai sumber energi. Hal tersebut juga membuat volume produksi kayu yang dihasilkan lebih pasti dibandingkan mengandalkan volume limbah yang ketersediaannya sangat tergantung pada produk utama. Kebun energi dan berikut usaha peternakan sepertinya akan menjadi tren baru yang menarik dan insyaAllah momentumnya tidak akan lagi.

Selasa, 19 Januari 2021

Wood Chip, Wood Pellet, dan Wood Briquette dari Kebun Energi untuk Pasar Lokal

Banjir di Kalimantan Selatan Januari 2021 hampir menenggelamkan satu provinsi
 

Untuk bisa memberi manfaat serta menjaga keseimbangan lingkungan maka hutan harus dikelola atau sesuai peruntukannya. Alih fungsi lahan hutan menjadi perkebunan sawit, perumahan dan sebagainya akan membuat ketidakseimbangan lingkungan tersebut akibatnya bencana alam akan terjadi. Kajian mendalam dan komprehensif tentu sudah dilakukan untuk penentuan peruntukan lahan tersebut sehingga kelestariannya terjaga dan memberi manfaat bagi kehidupan manusia. Ketika manfaat bagi kehidupan manusia khususnya ekonomi menjadi prioritas dan dominan maka otomatis keseimbangan lingkungan terganggu dan bencana alam siap mengintai setiap saat. Undang-undang dan peraturan yang seharusnya untuk menjaga keseimbangan tersebut, dipaksakan dan diubah untuk maksud tersebut. Sebagai contoh peraturan luas minimal kawasan hutan lindung suatu daerah menjadi tidak dibutuhkan lagi atau menyesuaikan dengan kondisi sehingga sangat rentan dengan penyelewengan. Dan ketika keserakahan manusia semakin tidak terkendali karena begitu materialistisnya maka semakin rusak alam dan lingkungan tersebut sehingga konsekuensinya bencana alam terjadi dimana-mana seperti kekeringan dan kebakaran hutan di musim kemarau, banjir dan tanah longsor di musim penghujan dan sebagainya.

Di lain sisi kawasan hutan tanaman industri (HTI) yang memang diperuntukkan untuk aspek ekonomi juga harus dimanfaatkan secara optimal, demikian juga sejumlah lahan tidur dan sebagainya. Kebun energi adalah salah satu opsi terbaik, lebih detail bisa dibaca disini. Sebagai sumber bahan bakar atau sumber energi dari biomasa maka kayu produksi kebun energi bisa diolah menjadi wood chip, wood pellet maupun wood briquette. Pilihan produk yang akan diproduksi tergantung pada sejumlah hal seperti jarak kebun energi dengan industri pengguna, kapasitas produksi, kebutuhan industri/pasar dan nilai investasi. Semakin dekat industri pengguna atau pasar dengan kebun energi maka bisa saja produk energi biomasa juga semakin sederhana seperti wood chip. Pemadatan biomasa (biomass densification) seperti pellet dan briquette dibutuhkan jika lokasi kebun energi dan pengguna cukup jauh sehingga biaya transportasi tinggi. Dengan pemadatan menjadi pellet atau briquette maka biaya transportasi bisa dihemat, demikian juga penyimpanan lebih efisien, handling dan penggunaan lebih mudah.

Cangkang sawit atau PKS (palm kernel shell) adalah bahan bakar biomasa yang juga melimpah di Indonesia, lebih detail tentang PKS bisa dibaca disini. Cangkang sawit ini juga menjadi kompetitor bagi bahan bakar biomasa dari kebun energi tersebut. Jika sebelumnya cangkang sawit banyak di eksport untuk ke Jepang dan Korea, tetapi dengan diberlakukannya pajak export dan pungutan yang tinggi membuat harganya kurang kompetitif, untuk lebih detail bisa dibaca disini. Hal tersebut juga semakin mendorong penggunaan cangkang sawit untuk industri di dalam negeri. Apalagi mulai tahun 2022 cangkang sawit yang masuk ke Jepang juga harus bersertifikat RSPO atau hal tersebut analogi dengan wood pellet dengan FSC-nya.

Idealnya sebaiknya cangkang sawit digunakan untuk industri di dalam negeri karena selain harganya bisa murah, volumenya juga besar. Industri di dalam negeri bisa lebih kompetitif jika bahan bakarnya murah. Sedangkan wood pellet dari kebun energi untuk orientasi export. Selain nilai tambah lebih besar dari aktivitas produksi wood pellet itu sendiri, penyerapan tenaga kerja juga lebih banyak. Tetapi memang dalam masa-masa tertentu pasokan cangkang sawit bisa terganggu seperti penurunan produksi CPO atau buah sawit pada masa trek (low crop), lokasi pabrik sawit terpencil di pedalaman sehingga kesulitan dalam transportasi/logistik dan cuaca di laut. Dengan kondisi sebagian besar industri berada di Jawa dan masih tersedia ribuan hektar di Jawa untuk pembuatan kebun energi, sehingga dalam kondisi-kondisi tertentu kebun energi dan pengolahan produk kayunya cukup prospektif di Jawa. Bersambung.  

Sabtu, 16 Januari 2021

Produksi Wafer Hay Dari Daun Gamal

Selain pasar, pakan adalah faktor penting lainnya dalam usaha peternakan. Mengupayakan dan memastikan ketersediaan pakan sepanjang tahun baik kualitas dan kuantitas merupakan tantangan tersendiri khususnya peternakan ruminansia berorientasi industri. Produktivitas hasil ternak sangat ditentukan oleh faktor pakan tersebut.Peranan penting bagi ternak yakni untuk pertumbuhan ternak muda maupun untuk mempertahankan hidup dan menghasilkan produk (susu, anak, daging) serta tenaga bagi ternak dewasa. Fungsi lain dari pakan adalah untuk memelihara daya tahan tubuh dan kesehatan. Agar ternak tumbuh sesuai dengan yang diharapkan, jenis pakan yang diberikan pada ternak harus bermutu baik dan dalam jumlah cukup.

Selain itu produktivitas ternak itu sendiri banyak dipengaruhi faktor lingkungan yakni sampai 70% sedangkan sekitar 30% adalah faktor genetik. Dan diantara faktor lingkungan tersebut aspek pakan mempunyai pengaruh paling besar, yakni sekitar 60%, misalnya beternak domba unggulan seperti jenis dorper tetapi jika kualitas dan kuantitas pakan tidak terpenuhi maka hasilnya juga tidak maksimal. Sedangkan ditinjau dari sisi usaha peternakan, biaya pakan juga merupakan biaya produksi terbesar, yakni 60-80% dari keseluruhan biaya produksi. Sehingga sangat wajar jika perhatian atau fokus pada masalah pakan sangat penting.

Melihat kondisi di atas maka teknologi pengolahan untuk pakan ternak menjadi penting. Tujuan pengolahan pakan ternak antara lain untuk menjaga nutrisi dan memperlama masa simpan. Pengeringan daun gamal atau kaliandra sampai kadar air sekitar 15% adalah salah satu upaya tersebut atau biasa disebut hay. Dengan dibuat hay dua tujuan pengolahan pakan ternak di atas yakni menjaga nutrisi dan memperlama masa simpan bisa tercapai, tetapi dengan volume bahan pakan kering atau hay yang besar (bulky) akan tidak efisien dalam pemakaian ruangan untuk penyimpanannya ataupun jika hendak digunakan di tempat lain yang membutuhkan transportasi yang cukup jauh. Hal itulah perlunya untuk mengaplikasikan teknologi pemadatan biomasa (biomass densification) untuk mengatasi problem tersebut. Pemadatan hay menjadi balok atau wafer adalah upaya praktis dan mudah. Peralatan dan proses pemadatan menjadi wafer juga mudah dan murah, dibanding teknologi pemadatan biomasa lainnya seperti pellet atau briket.

Peternakan domba atau sapi sebaiknya dibangun di dekat kebun energi tersebut sehingga bisa dengan mudah mendapatkan sumber pakan daun gamal tersebut. Daun-daun tersebut lalu dibuat hay dan dipadatkan menjadi balok / wafer tersebut. Dan karena daun gamal adalah sumber protein sehingga untuk menjadi complete feed atau pakan lengkap dibutuhkan sumber pakan yang lain. Hal tersebut bisa dipenuhi oleh masyarakat sekitar dengan pola pemberdayaan masyarakat atau untuk lebih detail bisa baca disini. Sumber pakan dari masyarakat tersebut misalnya sumber serat dari rumput-rumputan ataupun limbah-limbah pertanian juga bisa dibuat hay, sehingga peternakan tersebut tersedia hay sebagai pakan lengkap (complete feed) yang aman untuk operasional usaha peternakan tersebut. Dan karena estimasi produksi daun dari kebun energi sangat berlimpah maka sebagian hay yang diproduksi tersebut juga bisa dijual ke tempat lain. 

Teknologi pada dasarnya alat untuk mencapai suatu tujuan. Ditinjau dari sudut pandang teknologi yakni pemadatan biomasa (biomass densification), selain bahan baku daun gamal bisa dibuat hay, daun tersebut juga bisa dibuat menjadi pellet atau briket. Perbedaan utama pellet dan briket hanya masalah ukuran saja, briket lebih besar daripada pellet. Bentuk briket kepingan (puck) seperti photo di atas adalah bentuk terbaik untuk aplikasi pakan ternak. Ditinjau dari teknis pellet dan briket juga lebih padat atau memiliki densitas lebih tinggi daripada hay. Masalah debu pada hay juga bisa dikurangi dengan dibuat pellet atau briket tersebut. Tetapi memang pembuatan pellet atau briket membutuhkan biaya investasi lebih tinggi dan proses produksi lebih kompleks. 

Selasa, 05 Januari 2021

Boiler Biomasa dan Urgensinya

Sesuatu masalah yang terlihat dan bisa dirasakan apalagi juga memiliki dampak jangka pendek tentu mudah untuk dipetakan dan dicarikan solusinya. Tetapi jika sebaliknya yakni tidak terlihat, sulit dirasakan dan dampak atau efek bersifat jangka panjang tentu lebih sulit dipetakan apalagi dicari solusinya. Penggunaan bahan bakar fossil khususnya batubara pada sejumlah boiler industri sebagai contohnya. Efek emisi gas buang berupa COx, NOx dan SOx mungkin sulit di deteksi pada awalnya tetapi menciptakan kerusakan lingkungan dalam jangka panjang. Demikian juga logam berat seperti mercuri yang juga memiliki efek jangka panjang. Sedangkan polusi abu terbang (fly ash) maupun abu tungku boiler (bottom ash) jelas lebih mudah dirasakan efeknya. Pada kasus yang lebih besar atau skala global yakni perubahan iklim dan pemanasan global akibat gas rumah kaca khususnya CO2 (karbon diksida) maka juga dibutuhkan konsesus global untuk pemecahan masalah tersebut. Hal itulah yang membuat konferensi bumi tentang perubahan iklim (UNFCC) selalu diadakan setiap tahun, yang tercatat sampai saat ini telah 27 kali dilaksanakan, terakhir tahun 2019 lalu di Madrid, Spanyol sedangkan yang seharusnya dilaksanakan tahun 2020 diundur tahun 2021 karena pandemi COVID-19. Bahan bakar fossil termasuk batubara adalah bahan bakar carbon positive sehingga penggunaanya akan meningkatkan konsentrasi CO2 di atmosfer, sedangkan bahan bakar biomasa seperti wood chip, wood pellet, wood briquette dan cangkang sawit adalah bahan bakar carbon neutral. Dikatakan carbon neutral karena penggunaan bahan bakar tersebut karena tidak menambah konsentrasi CO2 di atmosfer. 


Boiler adalah peralatan penting bagi operasional sejumlah industri. Fungsi utama boiler adalah menghasilkan steam (uap panas) yang digunakan pada proses produksi industri tersebut. Tetapi ketika boiler tidak dioperasikan dan dirawat dengan baik maka boiler bisa membahayakan. Keberlangsungan operasional produksi juga sangat tergantung peralatan ini, sehingga terganggunya operasional boiler akan berpengaruh signifikan pada produksi tersebut. Boiler juga terdiri dari sejumlah subsistem yang bekerja secara harmonis, seperti boiler burner dan kontrolnya, water treatment untuk penyiapan air umpan boiler, fuel handling dan feeding dan sebagainya. Kadang-kadang sejumlah subsistem tersebut disuplai dari sejumlah vendor yang berbeda, sehingga menyinkronisasi antar subsistem tersebut sangat penting. Hal tersebut membuat operasional boiler aman, efisien, handal dan meminimalisir downtime boiler tersebut. Dan dari semua subsistem dalam boiler tersebut, burner system adalah subsistem paling canggih dalam unit boiler tersebut. Burner system tersebut memiliki sejumlah mode operasional yang membutuhkan extensive training dan/atau pengalaman bagi para operator boiler untuk dipahami dengan baik.  

Saat ini sudah mulai sejumlah industri yang beralih dari bahan bakar fossil ke bahan bakar biomasa tersebut. Pada industri yang sebelumnya menggunakan bahan bakar padat perubahan teknis atau modifikasi tungku (furnace) pembakarannya bisa minor, sedangkan industri yang sebelumnya menggunakan bahan bakar gas atau cair maka hal yang biasa dilakukan adalah dengan mengganti unit boiler (termasuk tungku) tersebut. Penggantian unit boiler tersebut tentu juga diikuti sistem pendukungnya seperti gudang penyimpanan bahan bakar, pengumpanan dan sebagainya. Bahan bakar minyak bumi (BBM), batubara dan gas alam adalah bahan bakar konsisten dengan kualitas standar dan kontaminan atau pengotornya telah diketahui dan dipelajari berpuluh-puluh tahun. Sedangkan dengan biomasa ada sejumlah pilihan dan setiap sumber juga unik dan juga level kontaminannya. 

Dalam kasus tertentu industri yang akan beralih menggunakan biomasa yakni cangkang sawit sedang sebelumnya menggunakan bahan bakar gas, maka industri tersebut perlu mengkaji dan menganalisa implentasi penggunaan cangkang sawit tersebut. Dan dikarenakan penggunaan cangkang sawit untuk bahan bakar industri relatif baru, maka industri tersebut bisa menggunakan data lamanya tentang operasional tungku mereka dengan bahan bakar gas dan membandingkan dengan tungku yang menggunakan bahan bakar padat seperti batubara - yang umumnya digunakan industri saat ini. Walaupun cangkang sawit juga merupakan bahan bakar padat, tetapi ada sejumlah karakteristik yang membedakan dengan batubara. Selain itu pembakaran gas bisa dikatakan proses pembakaran paling ideal yakni ditinjau dari stoikhiometri atau kesempurnaan pembakaran tersebut dibanding pembakaran bahan bakar cair maupun padat. Ukuran partikel besar seperti batubara juga akan berpengaruh pada pembakaran dan juga membuat suatu bahan bakar lebih sulit terbakar. Sehingga dari dari perbandingan tersebut bisa didapat tentang gambaran pembakaran cangkang sawit tersebut dan skema dibawah ini untuk menggambarkan kasus tersebut. 

Dengan analisis yang memadai, perencanaan, dan merancang sistem, penggunaan bahan bakar baru khususnya biomasa seperti wood chip, wood pellet, wood briquette dan cangkang sawit bisa terimplementasi dengan baik. Harga energi dan peraturan masalah lingkungan menjadi daya dorong penggunaan bahan bakar baru tersebut.  Tungku-tungku jenis fixed bed combustion yang paling umum digunakan pada sejumlah industri. Varian-varian tungku tersebut antara lain tipe grate furnace yakni travelling grate, fixed grate system, incline moving grate & horizontally moving grate, vibrating grate, cigar burner dan underfeed rotating grate, sedangkan tipe lainnyayakni underfeed stokers. Sedangkan tipe fluidized bed dan pulverized combustion pada umumnya digunakan oleh pembangkit listrik. Pertimbangan teknis pemilihan bahan bakar padat berbasis biomasa tersebut antara lain nilai kalor, kadar air, kadar abu, density/kepadatan, ukuran partikel, emisi, ketersediaan bahan bakar tersebut, dan kesesuaian dengan tungku pembakarannya. Pada akhirnya tingkat pembakaran paling optimal yang aman dan memenuhi standar lingkungan adalah tujuan penggunaan bahan bakar biomasa tersebut. 

Sabtu, 02 Januari 2021

Estimasi Peningkatan Produksi Biogas POME di Indonesia dan Malaysia dengan Penambahan Briket Biomasa

 

Hal penting yang perlu dilakukan untuk mengimplementasikan suatu penelitian pada unit komersial adalah sisi teknis dan ekonomi. Suatu produk penelitian yang telah teruji secara teknis perlu dievaluasi pada sisi ekonominya. Hal tersebut karena pada unit komersial aspek keekonomian menjadi pertimbangan utama untuk implementasi suatu teknologi tertentu. Suatu teknologi yang diimplentasikan dengan maksud meningkatkan performa unit komersial tersebut tetapi tidak memberi keuntungan ekonomi pada umumnya tidak akan banyak yang tertarik. Demikian juga sebaliknya. Seberapa keuntungan ekonomi yang bisa didapat dari implementasi teknologi tersebut ? Apakah sepadan (worth it) dengan upaya yang telah dilakukan ? Kedua pertanyaan tersebut akan menjadi pertimbangan berikutnya.

 Pada unit biogas (yang sebagian besar untuk produksi listrik) juga berlaku kaidah di atas. Dan khususnya unit biogas di Indonesia dan Malaysia sebagai produsen CPO (crude palm oil) terbesar di dunia maka unit biogas POME atau limbah cair pabrik sawit banyak dibangun sebagai sarana mengatasi masalah limbah cair dan juga produksi energi khususnya listrik. Puluhan bahkan ratusan unit biogas POME telah dibangun di Indonesia dan Malaysia, tetapi jumlah itupun belum sebanding dengan jumlah pabrik sawit di Indonesia dan Malaysia yang telah mencapai ribuan. Dan lebih khusus jumlah unit biogas POME di Indonesia lebih sedikit atau prosentase lebih kecil dibandingkan pabrik sawitnya dibandingkan di Malaysia. Mengapa hal tersebut terjadi ? Untuk lebih detail bisa dibaca disini.

Sterilisasi / steamming di pabrik sawit
Dan karena produk akhir komersial dari unit biogas komersial tersebut adalah listrik maka harga listrik akan sangat berpengaruh pada operasional unit biogas tersebut. Penelitian yang dilakukan di universitas Aarhus di Denmark bahwa briket biomasa bisa meningkatkan produksi biogas secara signifikan yakni setiap 1 ton briket jerami yang ditambahkan telah menambah produksi biogas rata-rata sebesar 400 meter kubik. Dengan nilai kalori biogas sekitar 4500 kcal/m3 maka setiap ton penambahan briket jerami akan menambah kalori sebesar 1.800.000 kcal dalam bentuk biogas. untuk lebih detail bisa dibaca disini. Pada kasus biogas POME apabila tandan kosong sawit (EFB = empty fruit bunch) digunakan untuk bahan baku briket bisa jadi peningkatan produk biogas yang dihasilkan lebih banyak. Hal tersebut karena tandan kosong sawit telah mengalami proses sterilisasi (steamming) sehingga pori-pori biomasa tersebut lebih terbuka sehingga luas permukaan (surface area) lebih besar. Pembriketan tandan kosong sawit tersebut juga akan semakin memperluas permukaan biomasa tersebut sehingga proses fermentasi anaerob semakin sempurna dan produk biogas semakin banyak.

Dengan asumsi harga listrik per kwh di Malaysia dari biogas yakni 0,49 RM (Rp 1.715) dan di Indonesia Rp 1000, dengan peningkatan biogas dihasilkan tersebut diatas maka di Malaysia lebih menarik dan memberi keuntungan. Walaupun demikian peningkatan produksi biogas tersebut juga telah menghasilkan keuntungan menarik apabila diaplikasikan, baik di Indonesia maupun Malaysia. Estimasi dengan asumsi kapasitas reaktor biogas 150.000 ton dan dengan penambahan briket biomasa sebanyak 15.000 ton (maksimal 10% dari volume reaktor) telah memberi keuntungan hampir 27 milyar rupiah (aplikasi di Indonesia) dan 14 juta ringgit Malaysia (aplikasi di Malaysia). Dengan kondisi tersebut sebenarnya sangat menarik untuk mengimplentasikan riset tersebut pada pembangkit-pembangkit listrik biogas POME di Indonesia dan Malaysia. Selain mengurangi limbah padat industri kelapa sawit, peningkatan produksi biogas yang sebanding dengan produksi listriknya akan memberi keuntungan yang menarik bagi industri kelapa sawit tersebut.    

Senin, 21 Desember 2020

Produksi Pellet atau Briquette Enceng Gondok ?

Biomass Briquette

Wood pellet

 
Keterserapan pasar atau adanya pembeli terhadap produk yang dihasilkan sangat penting bagi suatu produksi. Produk-produk tertentu sangat dibutuhkan karena bisa dikatakan adalah kebutuhan pokok seperti pangan, energi dan sebagainya. Bahan bakar biomasa adalah bahan bakar atau sumber energi terbarukan yang semakin hari semakin dicari dan dibutuhkan terutama oleh kalangan industri. Pellet dan briquette adalah produk pemadatan biomasa (biomass densification) dengan penggunaan terutama sebagai bahan bakar atau sumber energi. Dengan pemadatan tersebut maka handling, penyimpanan, transportasi dan penggunaan menjadi lebih mudah, murah dan aman. Enceng gondok seperti sudah diketahui bersama adalah gulma perairan yang banyak merugikan lingkungan, tetapi bagaimana memanfaatkan limbah tersebut sehingga bermanfaat atau meminimalisir dampak lingkungannya ? Apakah pemadatan menjadi pellet atau briquette suatu solusi efektif ? Dan mana yang terbaik dibuat pellet ataukah briquette ? 

Enceng gondok bisa dikatakan gulma air yang paling invasive di dunia saat ini. Sejumlah kerugian terkait merajalelanya enceng gondok adalah nyata dan berdampak besar serta sudah dialami oleh banyak negara-negara di dunia. Secara umum kerugian atas gulma air enceng gondok tersebut berdampak besar pada sektor lingkungan, kesehatan, transportasi, energi dan  ekonomi. Lebih detail diantaranya : 

a. Pendangkalan daerah perairan baik sungai, danau, telaga dan sebagainya. Pendangkalan menyebabkan volume dan debit air berkurang. Berkurangnya volume dan debit tentu berdampak serius bagi yang menggunakan perairan tersebut sebagai sumber irigasi pertanian, pembangkit listrik tenaga air, sumber air minum, air untuk proses di industri dan sarana transportasi. 

b. Akar enceng gondok yang lebat selain akan menghambat aliran air sehingga sejumlah sampah-sampah atau limbah organik berkumpul di lokasi tersebut. Selain itu akar enceng gondok yang menyerap nitrogen di atmosfer akan membuat ikan-ikan dan sejumlah biota air terganggu, karena suplai oksigen terganggu. Sumber protein berupa ikan-ikan tersebut juga akan berkurang drastis. Lokasi tersebut juga menjadi sumber penyakit seperti sarang nyamuk dan juga rumah bagi ular-ular berbisa. 

c. Perairan yang telah tertutup enceng gondok juga tidak bisa digunakan sebagai sarana transportasi dan media budidaya perikanan. Sektor pariwisata yang memanfaatkan perairan tersebut akan menurun dan berhenti. 

d. Dengan volume dan debit normal seharusnya perairan tersebut juga bisa mengendalikan air dan kontrol banjir yang sewaktu-waktu bisa datang, tetapi dengan semakin dangkal, bahkan perairan tersumbat menjadi buntu dan permukaan perairan tertutup enceng gondok tersebut maka volume dan debit yang bisa dikontrol semakin kecil, akibatnya menimbulkan dampak banjir di sejumlah tempat. 

e. Penguapan air akibat perairan tertutup juga semakin tinggi (evapotranspiration). Sejumlah studi menyatakan tanaman enceng gondok mengakibatkan penguapan air tinggi yakni sekitar 3 kali perairan normal terbuka. Danau atau waduk sebagai sumber air juga akan terdampak karena turunnya volume air akibat tingginya penguapan tersebut. Selain itu juga akan menurunkan jumlah cahaya dalam perairan yang menyebabkan rendahnya kadar kelarutan oksigen. Hal ini berpengaruh pada berlangsungnya kehidupan mahluk (biota perairan atau keanekaragamanan hayati) yang ada di dalam air.

Enceng gondok telah menjadi masalah global yang terjadi di lima benua dengan lebih dari 50 negara mengalaminya. Afrika dan Asia Tenggara khususnya paling parah terdampak hal tersebut. Mesir, Ghana, Nigeria, Ethiophia, Uganda, Senegal adalah sejumlah negara di Afrika yang mengalami masalah enceng gondok terparah. Seperti danau terbesar kedua di Afrika, danau Victoria di Uganda, Afrika Timur juga telah dipenuhi oleh enceng gondok tersebut. Sedangkan di Afrika Utara problem paling serius di Mesir yakni di lembah-lembah sungai Nil. Demikian juga di Eropa, yakni lembah sungai Guadiana di Spanyol. Demikian juga di daerah delta Godavari dan sungai Brahmaputra di India. Termasuk juga di negara-negara besar seperti Amerika Serikat dan China. 

Peta distribusi serangan enceng gondok secara global

Peta distribusi serangan enceng gondok di Amerika Serikat

 
Peta distribusi serangan enceng gondok di kepulaian Hawaii, Amerika Serikat
 
Peta distribusi serangan enceng gondok di China. Warna hitam paling parah.
 

Pada awalnya enceng gondok yang berasal dari sungai Amazon, Brazil ini dipopulerkan pada pertengahan abad 19 sebagai tanaman hias dengan bunganya yang indah. Tetapi tidak berselang lama setelah itu ternyata enceng gondok telah menjadi gulma perairan terganas yang pernah ada. Tahun-tahun 80an adalah tahun-tahun sejumlah negara mulai menyadari permasalahan enceng gondok tersebut. Kasus serupa seperti pada keong mas, hewan ini pada awalnya juga merupakan serupa ikan hias di aquarium. Tetapi setelah terjadi kebocoran, telur-telur keong mas menetas di perairan-perairan dan sekarang keong mas juga merupakan hama perairan yang mengganggu. Memang pada awalnya hal tersebut terjadi tidak disadari ataupun diantisipasi sebelumnya, hingga ketika dampak masalahnya membesar dan bahkan membahayakan maka kesadaran tersebut mulai tumbuh. Kasus-kasus tersebut diatas seharusnya bisa menjadi pelajaran berharga sehingga tidak terulang lagi pada masa mendatang. 

Pellet enceng gondok produksi PT Sido Muncul, photo dari sini

Duta Besar Ethiopia untuk Indonesia Admasu Tsegaye saat bertemu dengan Direktur Sido Muncul Irwan Hidayat, Photo dari sini
Sejumlah ahli dan specialist terkemuka dalam gulma perairan seluruh dunia juga telah mendiskusikan dan mencoba berbagai upaya penanggulangannya. Sejumlah kerangka kerja (framework) dan rencana aksi (action plan) telah dirumuskan hingga diimplementasikan di lokasi-lokasi tersebut. Tetapi masalah enceng gondok belum bisa dipecahkan secara tuntas dan permanen. Enceng gondok juga bisa menjdi indikator tingkat ketercemaran air atau aktivitas eutrofikasi, yang menjadi indikasi dari tercemarnya lahan perairan, oleh deterjen dan sejenisnya, pada kondisi normal pertumbuhan enceng gondok membutuhkan sekitar 52 hari sedangkan pada kondisi perairan tercemar menjadi kurang dari separuhnya, yakni 22 hari saja. Karakteristik tumbuhan yang bisa sangat mudah berkembang biak dan bijinya bertahan puluhan tahun tersebut memang sangat sulit diberantas habis bahkan dikatakan mustahil.


Tetapi memaksimalkan upaya sehingga enceng gondok menjadi terkontrol kelihatannya lebih realistis. Kecepatan memberantas enceng gondok juga harus lebih cepat daripada kecepatan perkembangbiakkannya. Dan bisa jadi pemberantasan tersebut dilakukan dengan beberapa metode kombinasi sehingga hasilnya efektif. Kombinasi metode secara fisika/mekanik (ekscavator long arm/short arm, dredger/kapal keruk multifungsi, truxor, harvester berky, dump truk, amphibious Long Arm, tugboat, dan ponton), biologi (predator dan hama enceng gondok) dan bahkan kimia (seperti penggunaan 2,4-Dimethyl Amine 58% - dosis 4 kg/ha) bisa dilakukan untuk upaya tersebut.

Berdasarkan fungsi-fungsi strategis perairan khususnya danau yang banyak terdapat di Indonesia, maka penanggulangan hama enceng gondok menjadi prioritas nasional apalagi sebagian besar serangan encek gondok bahkan telah mencapai 70% dari permukaan perariran tersebut. Diantara danau-danau yang menjadi prioritas tersebut adalah danau Toba, Maninjau, Kerinci, Jampang, Rawa Pening, Limboto, Tondano, Tempe, Poso, dan Sentani. Indikasi tingkat kekritisan dan urgensi dari danau-danau tersebut adalah beberapa bisa berubah menjadi daratan apabila tidak segera ditangani. Selain itu di Indonesia, masalah enceng gondok juga menjadi masalah bersama lintas departemen atau kemetrian seperti Lingkungan Hidup (LH), PUPR (Bidang Sungai Danau Embung Ditjen Sumber Daya Air), Perikanan dan Kelautan, Pertanian, dan Kesehatan, sedangkan untuk level global Food and Agriculture Organization (FAO) adalah salah satu lembaga yang juga menangani masalah ini. Hal tersebut mengindikasikan bahwa masalah enceng gondok bukanlah masalah yang sederhana dan mudah untuk ditangani. 

Dengan produktivitas enceng gondok mencapai 300 ton/hektar/tahun maka kecepatan tinggi diperlukan untuk mereduksi penyebaran gulma perairan tersebut. Misalkan dengan kecepatan pembersihan enceng gondok 8 hektar/hari dengan luas danau 2000 hektar, maka setiap hari dihasilkan 2.400 ton enceng gondok basah, dan setiap bulan 200 hektar area enceng gondok dibersihkan atau 2400 hektar per tahun yang berarti secara periodik pertumbuhan enceng gondok terus terkontrol dengan baik. Dengan kadar air enceng gondok mencapai 80% maka ketika akan dipadatkan dengan cara dibriket atau dipellet maka perlu dikeringkan menjadi sekitar 10% kadar air. Setiap ton basah enceng gondok akan dihasilkan kurang lebih 300 kg enceng gondok atau berarti dengan kecepatan pembersihan di atas didapat 720 ton/hari enceng gondok kering atau dengan kadar air 10%. Sisa air yang dipisahkan atau dibuang setiap ton enceng gondok mencapai 700 kg setiap ton atau 1.680 ton/hari. Limbah cair yang besar kemungkinan banyak atau kaya mengandung zat-zat organik tersebut juga potensial dikembangkan menjadi biogas. Kebutuhan energi memang sangat besar, ditambah lagi penggunaan energi terbarukan khususnya berbasis biomasa terus didorong. Dengan produksi briket biomasa seperti di atas yakni 720 ton per hari atau 18.000 ton/bulan atau 216.000 ton/tahun maka tentu itu jumlah yang cukup besar untuk mengganti penggunaan bahan bakar fossil seperti batubara, minyak dan gas.

Industrial Briquette, Puck Shape
Walaupun kedua macam produk bahan bakar baik pellet dan briket bisa dihasilkan dari limbah enceng gondok tersebut, yang mana juga bisa tergantung permintaan dari pengguna produk tersebut. Tetapi secara teknis produksi briket memang lebih mudah dan murah dibandingkan dengan pellet. Tingkat kepadatan (density) briket juga bisa disesuaikan dengan kebutuhan demikian juga ukuran briket tersebut. Ukuran partikel dan kadar air pada pembriketan juga lebih longgar dibandingkan pellet, untuk lebih detail bisa dibaca disini. Bahkan limbah-limbah organik berupa endapan (sludge) dari akar dan daun enceng gondok di dasar perairan bisa diambil untuk di briket. Briket sludge tersebut dengan kandungan asam humat dan fulfat tersebut nantinya bisa sebagai pupuk organik. Preparasi untuk produksi pellet dan briket sebenarnya juga bisa dikatakan hampir sama, seperti pengecilan ukuran (size reduction / down sizing), ekstraksi mekanik untuk memisahkan air, pengeringan hingga kadar air 10% dan terakhir pemadatan (biomass densification) tersebut. 

Sludge briquette
Selain sejumlah faktor merugikan di atas ternyata ada sejumlah manfaat lingkungan yang juga bisa didapatkan dari tumbuhan enceng gondok tersebut yakni membersihkan air tercemar (phytoremediation) seperti menurunkan COD, menaikkan pH, menyerap nitrogen dan fosfor dari air limbah. Memaksimalkan manfaat dan meminimalisir kerugian adalah upaya pendekatan dalam mengatasi enceng gondok tersebut. Dengan pola tersebut enceng gondok harus terus dibatasi populasinya sehingga terjadi keseimbangan lingkungan yang baik. Dengan analisa statistik yang komprehensif dan akurat bisa dikaji secara mendalam pemanfaatan enceng gondok sebagai bahan bakar baik briket maupun pellet tersebut. Beberapa hal yang bisa dibandingkan adalah produksi ikan sebelum dan sesudah enceng gondok, demikian juga pada kapasitas pembangkit listrik, pariwisata dan sebagainya. Kompensasi keuntungan ekonomi yang sepadan (worth it) bisa menjadi daya dorong upaya pemanfaatan enceng gondok tersebut sehingga misi utama penyelamatan lingkungan akibat gulma air enceng gondok tersebut benar-benar bisa tercapai sesuai tujuan yang diharapkan. Keseimbangan faktor ekonomi dan lingkungan dengan produksi briket atau pellet berkesinambungan (sustainable) diharapkan menjadi solusi menarik dan efektif untuk mengontrol perkembangan enceng gondok tersebut. 

Wood Chip, Wood Pellet, dan Wood Briquette dari Kebun Energi untuk Pasar Lokal Bagian 2

Program cofiring PLN yakni mencampur bahan bakar biomasa dengan batubara pada PLTU yang jelas akan mendorong penggunakan biomasa sebagai su...