Analisa Proses Pyrolysis Pada Wood Pellet Silo Fire

Kebakaran silo (silo fire) penampung wood pellet selain membahayakan juga berpotensi menimbulkan kerugian jutaan dollar. Silo penampung wood pellet tersebut digunakan untuk menampung wood pellet sementara sebelum dikirim atau dikapalkan ke negara tujuan pembeli ataupun menampung sementara wood pellet dari penjual atau produsen sebelum didistribusikan ke pengguna. Tipikal kapasitas silo tersebut 15.000 ton dan sejumlah silo juga lokasinya berdekatan dengan pabrik wood pellet. Hal tersebut membuat pabrik wood pellet juga bisa terbakar apabila terjadi kebakaran yang tidak terkendali pada silo penampung wood pellet tersebut. Saat ini sepertinya belum ada silo penampung wood pellet tersebut di Indonesia karena Indonesia belum menjadi produsen besar wood pellet maupun pengguna wood pellet tersebut. Silo penampung tersebut biasanya terdapat pada sejumlah negara yang telah menjadi produsen besar wood pellet seperti Amerika, Kanada dan sejumlah negara di Eropa. 

Karakteristik kebakaran wood pellet pada umumnya unik dan tidak seperti kasus kebakaran pada umumnya sehingga penangannya juga agak berbeda. Hampir semua kebakaran silo wood pellet ini terjadi karena aktivitas mikroba (fermentasi anaerob) yang menghasilkan panas, sehingga mencapai titik nyala (ignition point) dari wood pellet. Dan karena pada kondisi kekurangan oksigen maka proses thermal pada wood pellet tersebut merupakan proses pyrolysis. Jadi ada dua proses yang berurutan pada kebakaran silo wood pellet tersebut yakni fermentasi dan pyrolysis atau proses biologi dan proses kimia. Untuk mengatasi terjadinya fermentasi anaerob dan pyrolysis sebagai penyebab kebakaran silo tersebut maka harus diputus rantai penyebabnya, yakni menyuplai udara yang cukup pada seluruh tumpukan wood pellet dalam silo tersebut. Hal tersebut bisa dilakukan dengan memberikan ventilasi udara yang cukup bagi tumpukan wood pellet dalam silo tersebut. Selain itu diupayakan wood pellet tersebut tidak ditampung terlalu lama dalam silo tersebut. 

Lalu bagaimana jika telah terjadi kebakaran dalam silo tersebut? Pada umumnya kebakaran silo butuh beberapa hari diketahui karena lokasi terjadinya pyrolysis berada di tengah tumpukan wood pellet dalam silo tersebut dan dengan kecepatan proses yang lambat. Indikasi yang bisa diamati antara lain konsentrasi CO (karbon monoksida) dan O2 (oksigen). Semakin besar konsentrasi CO mengindikasikan pyrolysis telah cukup lama terjadi. Gas CO juga sangat berbahaya karena bisa menghilangkan kesadaran bahkan kematian, jika terpapar pada konsentrasi tertentu. Paparan dengan karbon monoksida (CO) dapat mengakibatkan keracunan sistem saraf pusat dan jantung. Gejala dari keracunan ringan meliputi sakit kepala dan mual-mual pada konsentrasi kurang dari 100 ppm. Konsentrasi serendah 667 ppm dapat menyebabkan 50% hemoglobin tubuh berubah menjadi karboksihemoglobin (HbCO). Hal tersebut mengakibatkan hemoglobin tidak bisa lagi mengikat oksigen sehingga bisa mengakibatkan kematian. Di Amerika Serikat, organisasi Administrasi Kesehatan dan Keselamatan Kerja membatasi paparan di tempat kerja sebesar 50 ppm. Semakin kecil konsentrasi O2 dan semakin besar konsentrasi CO berarti sebagian besar oksigen dalam tumpukan digunakan untuk proses pyrolysis. Apabila konsentrasi CO tinggi, tetapi juga konsentrasi O2 juga cenderung meningkat maka dikhawatirkan akan terjadi kebakaran besar, karena suplai oksigen yang mencukupi akan mengubah proses kimia dari pyrolysis ke pembakaran (combustion). Ventilasi dan semua lubang  udara harus ditutup apabila hal tersebut terjadi.

Proses pyrolysis pada kompor

Proses (slow) pyrolysis atau karbonisasi sendiri pada umumnya digunakan untuk produksi arang atau memaksimalkan hasil padatnya.Pada proses ini ada tiga variabel utama untuk mengontrol prosesnya yakni waktu tinggal (residence time), suhu dan heating rate. Proses (slow) pyrolysis atau karbonisasi dengan produk utama berupa arang beroperasi dengan heating rate kecil. Hal tersebut yang membuat kebakaran pada silo membutuhkan waktu lama untuk mengetahuinya. Dan andaikata seluruh variabel proses pyrolysis pada silo wood pellet dapat terkontrol maka akan dihasilkan produk berupa arang dengan konversi sekitar 30% atau 5.000 ton. Dengan kondisi demikian maka silo wood pellet tersebut berfungsi sebagai tungku karbonisasi yang beroperasi batch direct heating dan diperkirakan akan membutuhkan waktu hingga berminggu-minggu untuk menyelesaikan satu kali siklus pyrolysis atau karbonisasi sehingga seluruh wood pellet terkonversi menjadi arang.

Pentingnya instrumentasi keselamatan (safety instrumentation) pada silo wood pellet

control room

Penggunaan sensor-sensor gas dan panas penting digunakan pada silo wood pellet tersebut. Selain untuk memonitoring atau memantau kondisi dalam silo tersebut, informasi dari sensor-sensor tersebut juga seharusnya dikoneksikan dengan perangkat keselamatan (safety), misalnya ketika terjadi konsentrasi gas CO sampai 2%, maka alarm tanda bahaya berbunyi, menutup semua lubang ventilasi (kecuali bagian atas) dan gas nitrogen diinjeksikan dari bawah ke dalam silo tersebut sehingga kondisi menjadi inert.  Tetapi apabila konsentrasi gas CO diatas 2% dan O2 diatas 5% maka injeksi nitrogen dilakukan dari atas. Wood pellet dari dalam silo tersebut bisa dikeluarkan (discharge) ketika konsentrasi O2 kurang dari 5% dan CO sangat rendah serta dikeluarkan di lokasi terbuka yang aman. Semakin lengkap sensor digunakan maka kondisi operasi dalam silo semakin terpantau secara komprehensif. Tetapi ketika seluruh ventilasi saluran udara telah ditutup tetapi ternyata ada konsentrasi yang tinggi dari O2 dan CO hal itu kemungkinan terjadi kebocoran pada silo atau terjadi percepatan reaksi pyrolysis tersebut.Sejumlah prosedur keselamatan juga bisa dengan mudah dilakukan apabila informasi lengkap bisa didapat sehingga kerugian yang ditimbulkan bisa diminimalisir termasuk yang terpenting keselamatan nyawa manusia.

 Antisipasi dan pencegahan kecelakaan tersebut adalah hal penting, sehingga upaya ini harus dilakukan secara optimal. Ketika telah terjadi kobaran api di puncak silo tersebut maka penggunaan gas nitrogen menjadi tidak efektif lagi. Kobaran api di puncak silo bisa saja terjadi karena gas produk pyrolysis (combustible gases) terbakar. Jika kondisi sudah seperti itu maka pemadaman hanya bisa dilakukan dengan air dan dengan resiko silo tersebut collapse. Hal lain seperti keselamatan nyawa operator terancam dan puluhan ribu ton wood pellet rusak. Setiap operator juga wajib menggunakan alat bantu pernafasan jika berada di lokasi yang beresiko tersebut. Hal tersebut semakin menegaskan bahwa antisipasi dan pencegahan sangat penting.