Asap Cair Produk Samping Thermal Proses Yang Multiguna

Asap cair dari pirolisis indirect heating tempurung kelapa

Kondensasi asap atau gas yang terembunkan dari pirolisis biomasa akan dihasilkan asap cair. Demikian juga kondensasi asap dan gas terembunkan pada power gasifier  juga akan dihasilkan asap cair. Kondisi operasi (suhu, waktu tinggal, tekanan dsb) dan umpan (feedstock) akan membedakan produk dan jumlah asap cair yang dihasilkan. Setelah dikondensasi maka gas yang dihasilkan jadi lebih bersih dari berbagai volatil dan kandungan energinya (energy density) lebih besar. 

Pirolisis untuk menghasilkan asap cair umumnya menggunakan indirect heating sedangkan gasifier direct heating. Gasifier dengan indirect heating tidak banyak diterapkan walaupun kualitas gas yang dihasilkan lebih bagus karena kompleksitas teknologi dan investasi peralatannya.  Pada gasifier kondensasi akan banyak memberi keuntungan karena perbaikan kualitas gas. Setelah dikondensasi gas lebih kering dan menghindari berbagai masalah teknis seperti berikut.

Asap cair yang banyak mengandung phenol dan merupakan senyawa kompleks memiliki banyak kegunaan sebagai pengawet kayu, bahan pengental karet, biopestisida dan sebagainya. Karena dihasilkan dari bahan biomasa yang terbarukan produk asap cair juga bisa digolongkan sebagai green chemical atau biochemical. 

Gasifikasi Biomasa Untuk Produksi Panas di UKM

Photo diambil dari sini

Sebagian besar teknologi gasifikasi biomasa digunakan untuk menghasilkan panas. Gas dari gasifier ini dapat digunakan sebagai bahan bakar pada berbagai alat-alat pemanas seperti pengering produk-produk pertanian, sumber panas pembuatan batu bata, industri makanan, industri keramik, industri kapur, ataupun pengeringan industri perkayuan. Di negara-negara berkembang seperti Indonesia dapat mengurangi biaya bahan bakar secara signifikan diberbagai lokasi terpencil dan bisa meningkatkan kehandalan supplai bahan bakar pada industri-industri di pedesaan atau komunitas tersebut.

Karena artikel ini fokus pada penggunaan di usaha atau industri kecil dan menengah, hanya reaktor type fixed bed saja yang diulas karena pada skala besar gasifikasi biomasa biasanya akan menggunakan tipe fluidized bed atau entrained flow. Perbedaan dengan reaktor tipe fixed bed sering dikarakterisasi berdasarkan arah alirah gas ke reaktor (updraft, downdraft atau horizontal) atau berturut-turut arah aliran padatan dan gas oksidatornya (co-current, counter-current atau cross-current).  

Pada ketiga tipe reaktor diatas, umpan berupa biomasa dimasukkan dari puncak reaktor dan turun secara perlahan secara gravitasi. Sewaktu bergerak turun, biomasa umpan gasifier tersebut bereaksi dengan udara (the gasification agent), yang disuplai oleh udara dari blower dan dikonversi menjadi gas yang bisa terbakar dalam seri oksidasi yang kompleks, reduksi dan reaksi pirolisis. Abu diambil dari bagian bawah reaktor.

Model updraft gasifier banyak digunakan pada aplikasi ini. Gas yang dihasilkan banyak mengandung ter dari proses pirolisis, abu dan jelaga. Gas yang dihasilkan memang tidak sebersih pada gas yang dihasilkan dari downdraft gasifier, tetapi teknologi ini memiliki toleransi yang besar terhadap penggunaan umpan hingga kadar air tinggi. Aplikasi teknologi ini juga lebih sederhana daripada gasifikasi biomasa untuk bahan bakar mesin hingga produksi listrik atau power gasifier. Sedangkan Gasifier untuk menghasilkan panas ini dikelompokkan dalam heat gasifier.

Beberapa tempat menggunakan model downdraft gasifier untuk memproduksi panas (heat gasifier). Pertimbangan menggunakan model tersebut antara karena umpan (feedstock) yang relatif seragam baik nilai kalor, ukuran, kadar air dan kadar abu, misalnya menggunakan limbah dari industri mebel, yang panas dihasilkan bisa digunakan di industri yang bersangkutan sebagai bagian dari efisiensi energi seperti cotoh disini.

Peluang pemanfaatan teknologi ini juga sangat terbuka mengingat potensi limbah biomasa yang berlimpah dan  kebutuhan energi berupa panas dari UKM-UKM tersebut. Fluktuasi harga bahan baku berupa limbah biomasa dan ketersediaannya hampir bukan masalah serius, apalagi di sejumlah tempat berdekatan dengan pertanian, perkebunan dan kehutanan, yang aktivitas usahanya banyak dihasilkan limbah biomasa.

Bila menggunakan umpan yang nilai kalornya tinggi seperti kayu-kayu keras, tempurung kelapa atau cangkang sawit maka 1 liter bensin atau solar seperti skema diatas akan sama dengan 2,5-3 kg.

Gasifikasi Biomasa Untuk Bahan Bakar Mesin Pada Industri Penggergajian Kayu

Gasifikasi biomasa adalah teknologi yang sudah dikenal lama di dunia dan tetapi belum banyak diaplikasikan di Indonesia. Penggunaan biomasa sebagai bahan bakar terbarukan atau carbon neutral fuel dan termasuk biofuel generasi kedua membuat teknologi ini mempunyai perspektif baru di era kekhawatiran terhadap pemanasan global.Padahal potensi biomasa di Indonesia sangat berlimpah dan potensial untuk mengaplikasikan teknologi ini. Di sisi lain kebutuhan energi diberbagai bidang terus meningkat. Ada beberapa teknologi gasifikasi yang bisa digunakan antara lain downdraft, updraft, fluidised bed dan entrained flow. Untuk mendapatkan kualitas gas yang lebih murni atau sedikit pengotor ter-nya teknologi gasifikasi downdraft-lah yang paling cocok. Bahan baku berupa limbah-limbah kayu dengan ukuran dan kadar air tertentu bisa digunakan sebagai umpan di gasifier tersebut. Perbandingan kualitas gas antara berbagai teknologi gasifikasi tersebut terlihat seperti pada tabel dibawah ini:

 

Tingkat toleransi tiap-tiap mesin juga berbeda-beda. Sehingga tingkat kemurnian gas terhadap pengotor harus diusahakan untuk mencapai grade yang tinggi atau masih dibawah tingkat toleransinya. 

Gasifier untuk menghasilkan tenaga mesin atau listrik ini dikelompokkan sebagai power gasifier. Karena penggunaan gas yang dihasilkan sebagai bahan bakar mesin sehingga grade gasnya harus lebih baik daripada yang langsung dibakar. Diagram proses untuk power gasifier seperti pada skema dibawah ini :

Ditinjau dari komposisi gas yang dihasilkan tiap-tiap gasifier tersebut juga berbeda-beda. Secara umum nilai kalor gas yang dihasilkan cukup kecil yakni bervariasi antara 4.0 dan 6.0 MJ/Nm3 atau sekitar 10 hingga 15% dari nilai kalor gas alam. Bahan baku dan tipe gasifier yang berbeda akan mempengaruhi komposisi gas yang dihasilkan.  Berdasarkan kondisi tersebut sehingga perlu modifikasi mesin yang menggunakan bahan bakar gas dari gasifier ini seperti memperbesar orifice, waktu pengapian dan sebagainya. Tabel dibawah ini

Industri penggergajian kayu di Indonesia akan menghasilkan limbah biomasa sangat banyak. Potensi ini bisa dimanfaatkan untuk pemanfaatan gasifier tersebut. Gasifier tersebut akan menghasilkan gas yang bisa langsung digunakan sebagai bahan bakar mesin bahkan hingga menghasilkan listrik. Dengan inovasi tersebut akan mengurangi pemakaian bahan bakar fossil secara signifikan. Otomatis keuntungan ekonomi lebih besar juga diperoleh dengan mengaplikasikan teknologi ini, setelah diperhitungkan biaya-biaya antara lain investasi alat, operasional,  penyusutan dan output yang didapat.

Photo taken from here

Untuk mendapatkan kualitas gas yang lebih bersih dari pengotor, sejumlah tempat menggunakan arang sebagai umpan gasififier. Arang bisa didapat dari pembuat arang tradisional ataupun dari produsen arang dengan teknologi modern. Arang sebagai residue dari gasifikasi limbah kayu juga bisa di gunakan sebagai umpan gasifikasi arang. Gasifikasi arang juga telah banyak dilakukan. Teknologi ini akan semakin kompetitif ketika bahan bakar fossil mahal akibat cadangannya semakin menipis dan issue lingkungan terkait pemanasan global.