Pemanfaatan Excess Energy dari Produksi Biochar dengan Pyrolysis

Sebagian besar alat produksi biochar saat ini sudah ketinggalan zaman (obsolete), sehingga produktivitas dan kualitas produk yang dihasilkan rendah, juga menimbulkan masalah lingkungan yakni polusi udara. Pada alat-alat dengan teknologi tersebut maka proses produksi juga tidak berjalan secara efisien diindikasikan dengan banyaknya kehilangan energi atau panas sehingga kurang menguntungkan. Teknologi slow pyrolysis adalah teknologi terbaik untuk produksi biochar karena memaksimalkan produksi fraksi padat (biochar). Sedangkan kelompok thermal technology lainnya kurang sesuai untuk produksi biochar misalnya fast pyrolysis tujuan utamanya memaksimalkan produk cairnya atau biooil, gasifikasi tujuan utamanya memaksimalkan produk gas atau syngas maupun hydrothermal carbonization (HTC) atau wet pyrolysis membutuhkan kondisi operasi bertekanan tinggi sehingga sulit diaplikasikan. Teknologi slow pyrolysis modern akan beroperasi secara autothermal / self sustain fuel, aman, kontrol proses dan energy management yang baik, sehingga dengan cara tersebut selain energi dimanfaatkan untuk proses pyrolysis itu sendiri, juga kelebihan energi bisa dimanfaatkan untuk kebutuhan lain misalnya produksi listrik atau panas.

Ada tiga variabel utama untuk proses pyrolysis ini yakni heating rate, duration/residence time dan suhu. Kualitas dan kuantitas biochar ditentukan oleh variabel-variabel proses tersebut. Sebagai contoh produksi biochar dengan suhu kurang dari 400 C akan menghasilkan biochar yang asam (acidic biochar), sedangkan produksi biochar di atas suhu tersebut akan menghasilkan biochar basa (alkaline biochar). Saat ini PH biochar yang diproduksi berkisar dari 4 sampai 12. Ada juga yang membuat kategori tentang suhu pyrolysis untuk produksi biochar yakni, rendah  dengan kurang dari 250 C, menengah (250 - 500 C), tinggi dengan lebih dari 500 C. Selanjutnya dari penelitian fixed carbon juga meningkat dari 56% menjadi 93% pada suhu pyrolysis 300 dan 800 C. Luas permukaan (surface area) juga meningkat dari 120  m2/gram pada 400 C menjadi 460 m2/gram pada 900 C. 

Dan memang pada dasarnya kualitas dan kuantitas biochar ditentukan oleh bahan baku yang digunakan dan kondisi proses produksinya khususnya pyrolysis tersebut. Bahkan untuk menjamin kualitas biochar tersebut semua aspek perlu diperhatikan seperti bahan baku dan proses produksi seperti suhu operasi pyrolysis tidak boleh lebih dari 20%, interupsi ketika produksi diperbolehkan asalkan kondisi parameter produksi selanjutnya dijaga sama seperti sebelum restart tersebut. Komposisi bahan baku juga tidak boleh berfluktuasi lebih dari 15%. Dan untuk peralatan pyrolysis modern, excess energy tersebut harus dimanfaatkan dengan estimasi 35-60% energi dari bahan baku biomasanya terdapat pada pyrolysis gas. Sejumlah pengolahan limbah-limbah pertanian bisa memanfaatkan pyrolysis tersebut secara optimal, berikut di antaranya :   

1. Industri Kelapa Sawit 

Penggunaan teknologi pyrolysis untuk perusahaan sawit khususnya di Indonesia sangat ideal saat ini. Hal ini karena pada pabrik-pabrik kelapa sawit atau pabrik CPO dihasilkan limbah padat biomasa yang banyak yakni, tandan kosong, fiber/sabut dan cangkang sawit. Dan karena cangkang sawit atau PKS (palm kernel shell) sudah banyak permintaan baik dari dalam maupun luar negeri untuk bahan bakar industri dan pembangkit listrik, maka cangkang sawit ini sebaiknya tidak digunakan bahan baku pyrolysis atau produksi biochar tersebut, tetapi bisa langsung digunakan sebagai komoditas perdagangan. Tandan kosong dan fiber tersebut digunakan sebagai bahan baku biochar dan selanjutnya biochar tersebut digunakan untuk memperbaiki kualitas tanah perkebunan sawit sehingga produktivitas TBS meningkat. Excess energy dari pyrolysis selanjutnya digunakan bahan bakar boiler sehingga bisa mengurangi bahkan menggantikan semua cangkang sawit sebagai bahan bakar boiler tersebut. Dan karena  bahan bakar boiler digantikan dengan excess energy pyrolysis tersebut maka cangkang sawit yang bisa dijual akan lebih banyak atau bahkan semuanya. 

2. Industri Kelapa Terpadu
Produk-produk dari pengolahan kelapa seperti kopra, dessicated coconut atau kelapa parut kering, dan nata de coco membutuhkan panas dalam proses produksinya. Arang tempurung kelapa juga merupakan arang favorit yang permintaan pasarnya besar. Arang tersebut biasanya akan diolah lanjut menjadi briket untuk energi maupun arang aktif (activated carbon) untuk berbagai industri. Untuk produksi biochar limbah-limbah industri kelapa seperti sabut, janjang dan pelepah bisa digunakan. Excess energy pyrolysis bisa digunakan untuk produksi produk-produk di atas maupun produk lanjutan lainnya. Produktivitas kelapa Indonesia yang rendah perlu ditingkatkan salah satunya dengan perbaikan kualitas tanah dengan biochar. Selain itu sangat banyak perkebunan kelapa di Indonesia yang perlu diremajakan / replanting sehingga perbaikan kualitas tanah untuk mencapai produksi yang diinginkan semakin penting dilakukan. 

3. Perkebunan Jagung
Upaya meningkatkan produk pangan perlu dilakukan secara serius, hal ini bisa melalui dua cara, pertama memperluas lahan atau mencetak sawah baru untuk produksi dan cara kedua dengan meningkatkan kualitas lahan yang ada sehingga produktivitasnya akan meningkat. Biochar sangat efektif dan efisien untuk cara kedua di atas. Jagung selain digunakan sumber pangan manusia juga digunakan untuk pakan hewan ternak. Dengan proyeksi populasi manusia terus meningkat maka kebutuhan pangan baik secara langsung dengan mengkonsumsi jagung tersebut maupun tidak langsung dari hewan ternak seperti daging dan telur. Produksi pakan unggas atau ayam menempati ranking pertama dari produksi pakan ternak lainnya, atau di dunia hampir separuh pakan ternak yang diproduksi adalah pakan ayam ini. Tongkol dan kulit jagung adalah limbah pertanian yang bisa digunakan untuk produksi biochar. Excess energy dari proses pyrolysisnya bisa untuk pengeringan jagung maupun proses lanjutan lainnya.

4.Pertanian Padi
Padi atau beras adalah makanan pokok sebagian besar penduduk Indonesia. Luas sawah irigasi semakin berkurang sepanjang tahun. Hal tersebut mendorong penggunaan sawah non-irigasi atau lahan kering untuk produksi padi tersebut atau pertanian padi gogo. Biochar mampu meningkatkan kualitas tanah lahan kering, seperti halnya pada pertanian jagung. Sekam padi adalah limbah pertanian padi yang bisa digunakan untuk produksi biochar. Excess energy dari pyrolysis sekam padi bisa digunakan untuk pengeringan padi itu sendiri sehingga menjadi gabah kering giling, maupun untuk keperluan lainnya. Dengan perbaikan kualitas tanah tersebut produktivitas padi bisa ditingkatkan dan bukan tidak mungkin swasembada pangan khususnya beras bisa tercapai, seperti yang pernah dicapai Indonesia beberapa waktu lalu.