Kebersihan Bahan Bakar Biomasa dan Efek Pada Pembakaran

Kebersihan pangkal kesehatan, begitulah peribahasa atau ungkapan yang sering kita dengar. Ternyata kebersihan tidak hanya berkaitan dengan masalah kesehatan, bahan bakar biomasa pun ternyata menganggap penting masalah 'kebersihan' tersebut. Kebersihan dalam artian terbebas dari sejumlah pengotor atau kontaminan (impurities). Sama seperti dalam bidang kesehatan, pengotor juga akan menimbulkan berbagai masalah dalam pengolahan dan pemanfaatannya. Semakin bersih bahan bakar biomasa tersebut maka semakin mudah dalam pengolahan dan pemanfaatannya menjadi semakin optimal juga. Bahan bakar biomasa yang biasanya digunakan oleh industri antara lain : wood chip, wood pellet, cangkang sawit atau PKS (Palm Kernel Shell), dan wood briquette. Wood pellet dan wood briquette sebagian besar menggunakan serbuk kayu seperti serbuk gergaji sebagai bahan bakunya, dan apabila ukuran bahan bakunya terlalu besar maka perlu dikecilkan hingga seukuran serbuk kayu tersebut. Proses pemadatan (densifikasi) serbuk kayu menjadi wood pellet dan wood briquette akan semakin mudah dan umur alat (lifetime) pemadatan tersebut menjadi lebih panjang apabila menggunakan serbuk kayu yang bersih. Sebagai contoh sebuah paku atau sekrup yang terikut dalam serbuk kayu ke pelletiser akan membuat kerusakan parah pada roller berupa menggerus alur-alur roller didalam pelletiser tersebut, sehingga magnetic separator perlu dipasang serbuk kayu diumpankan ke pelletiser. Wood chip dan cangkang sawit (PKS) yang bersih juga menjadi standar bagi sejumlah pembangkit listrik biomasa.

Ayakan Getar (Vibrating Screen) Untuk Pembersihan PKS; Photo diambil dari sini

Benda Asing Berupa Logam dari Pembersihan PKS; Photo diambil dari sini

Ayakan manual untuk pembersihan PKS

Proses pembersihan bahan bakar biomasa tersebut menjadi bagian tak terpisahkan bagi proses produksi bahan bakar tersebut. Alat seperti ayakan (screen) adalah alat yang biasa dipakai untuk pembersihan tersebut, dan sebagian menambahkan magnet untuk memisahkan pengotor-pengotor atau benda-benda asing dari logam. Ayakan (screen) dari manual hingga mekanis digunakan untuk pembersihan tersebut bahkan untuk mendapatkan tingkat kebersihan yang maksimal, maka ayakan tersebut dibuat bertingkat (multi-deck). Untuk kapasitas besar ayakan mekanis umum digunakan, baik bekerja secara getar (vibrating screen) maupun putar (rotary screen). Pada proses produksi wood pellet dan wood briquette, ayakan yang umum digunakan adalah ayakan putar (rotary screen) yang berfungsi selain memisahkan pengotor juga untuk mendapatkan ukuran partikel yang sesuai. Sedangkan ayakan getar (vibrating screen) biasa digunakan untuk pembersihan cangkang sawit (PKS). Pengumpanan ke ayakan (screen) tersebut biasanya menggunakan konyeyor. Untuk bahan baku dengan ukuran partikel cukup besar seperti cangkang sawit (PKS) dan wood chip jenis konyeyor ban berjalan (belt conveyor) umum digunakan, sedangkan untuk bahan baku serbuk kayu seperti serbuk gergaji maka konveyor ulir (screw conveyor) lebih disarankan, karena juga akan meminimalisir masalah debu.

Ayakan Getar (Rotary Screen) pada Pabrik Sawdust Briquette

Sawdust Briquette yang akan dikarbonisasi

Pengotor-pengotor atau benda-benda asing apa saja yang harus dihilangkan dari bahan bakar biomasa tersebut? Batu, kerikil, pasir, tanah, kaca, plastik, kain, kertas dan sejumlah logam adalah sejumlah pengotor yang pada umumnya harus dihilangkan semaksimal mungkin. Pada dasarnya pengolahan dan pemanfaatan bahan bakar biomasa tersebut akan memiliki tingkat toleransi yang berbeda-beda. Pembangkit listrik biomasa yang beroperasi dengan suhu tinggi akan membutuhkan kualitas kebersihan lebih tinggi atau tingkat toleransi kecil terhadap pengotor-pengotor tersebut. Demikian juga untuk produksi wood pellet dan wood briquette kapasitas besar, maka kualitas bahan Baku menjadi penting. Hal ini karena pada tekanan mekanis yang tinggi saat pemelletan atau pembriketan maka pengotor-pengotor tersebut berpotensi menimbulkan abrasi hebat sehingga alat-alat tersebut akan cepat aus. Lebih khusus pada cangkang sawit (PKS) yang beberapa waktu ini telah menjadi bahan bakar pembangkit listrik biomasa yang popular, keberadaan serabut dan tandan kosong sawit juga dianggap sebagai pengotor. Hal ini karena keberadaan benda-benda tersebut akan mengurangi nilai kalor dan beberapa unsur kimia dalam abunya tidak ramah atau menimbulkan masalah pada pipa-pipa boiler terutama yang beroperasi pada suhu tinggi.

Deposit (endapan) dan kerak abu pada pipa-pipa boiler

Pembentukan endapan (deposit) di pipa boiler

Faktor yang berpengaruh pada pembakaran biomasa terutama adalah nilai kalor, kadar air (moisture content),  kadar abu (ash content) dan kimia abu (ash chemistry). Semakin tinggi kadar abu maka nilai kalornya akan semakin kecil. Kandungan silika (Si), potassium (K) dan klorin (Cl) yang tinggi akan menimbulkan banyak masalah pada pembakaran (combustion) suhu tinggi. Sehingga bahan bakar biomasa harus dipilih sesuai penggunaannya atau jenis teknologi pemanfaatannya. Sebagai contoh serabut dan tandan kosong sawit mengandung unsur klorin (Cl) yang tinggi, akan menimbulkan korosi pada pipa-pipa boiler sehingga diperkirakan akan terjadi kebocoran pipa-pipa penukar panas boiler tersebut walaupun baru beroperasi kurang dari 10.000 jam. Tingginya kandungan potassium (K) dan silika (Si) akan membuat deposit atau kerak pada pipa-pipa boiler sehingga juga akan menganggu pertukaran panasnya. Selain pengotor atau benda-benda asing yang mengandung unsur kimia yang akan menjadi masalah pada boiler, pengotor atau benda-benda asing yang secara fisik berukuran besar seperti batu, serpihan beton, gumpalan semen, potongan besi dan sebagainya selain mengganggu pembakaran juga berpotensi mengganggu penanganan (handling) bahan bakar biomasa tersebut.