Memilih Pembangkit Listrik Energi Biomasa

Sejumlah daerah di Indonesia masih banyak yang belum teraliri listrik terutama daerah terpencil atau pelosok, padahal listrik adalah bentuk energi yang sangat banyak pemanfaatannya sehingga memudahkan manusia dalam memenuhi kebutuhan hidupnya. Sedangkan di sisi lain dengan luasnya daerah dan iklim tropis, Indonesia adalah sumber biomasa melimpah baik berupa limbah-limbah agroindustri/pertanian ataupun yang diusahakan dengan cara ditanam. Biomasa ini bisa digunakan sebagai sumber energi pembangkit listrik.

Ada sejumlah teknologi melalui proses thermal untuk menghasilkan listrik tersebut. Teknologi gasifikasi paling populer untuk tujuan tersebut dibandingkan dengan pembakaran (combustion) dan pirolisis. Hal ini karena teknologi gasifikasi bisa dirancang untuk kapasitas relatif kecil dan masih ekonomis, sedangkan pembakaran (combustion) khususnya pada jenis steam powerplant  hanya ekonomis dan efisien pada kapasitas pembangkit listrik cukup besar yakni lebih dari  1 MW, sedangkan pembakaran (combustion) pada sistem Organic Rankine Cycle (ORC) mampu untuk produksi listrik skala lebih kecil. Perbedaan steam powerplant  yakni menggunakan fluida berupa kukus atau steam sedangkan pada ORC memanfaatkan fluida organik yang mampu menguap pada temperatur rendah. Jenis fluida organik tersebut saat ini masih mahal dan teknologi ini  tergolong masih baru sehingga belum banyak dikenal sehingga belum tentu cocok untuk digunakan di daerah terpencil atau pelosok Indonesia. Sedangkan pirolisis lebih cocok untuk produksi material seperti arang, torrefied biomass atau biooil, yang dipakai sebagai bahan bakar atau bahan kimia, atau arang bisa diolah lanjut sebagai arang aktif. 

Teknologi gasifikasi inilah yang saat ini paling populer dan banyak digunakan untuk membangkitkan listrik dari biomasa. Dan apabila ditinjau lebih spesifik maka gasifikasi tumpukan tetap (fixed bed) dengan aliran udara downdraft –lah yang paling banyak digunakan karena terutama operasional lebih mudah dan syngas yang dihasilkan lebih bersih sehingga mudah dikondisikan sebagai bahan bakar generator untuk menghasilkan listrik.  Sedangkan gasifikasi fluidized bed banyak digunakan pada kapasitas pembangkit lebih besar dan bahan bakar limbah agroindustri/pertanian, karena alasan salah satunya kandungan klorin yang tinggi limbah agroindustri/pertanian yang korosif terhadap logam. 

Briket Dan Pellet Untuk Gasifikasi

Keseragaman ukuran partikel adalah hal penting untuk operasional gasifier. Berbeda dengan gasifier tipe updraft (counter-current) yang tidak terlalu sensitif terhadap ukuran partikel bahan bakunya, gasifier tipe downdraft (co-current) memiliki syarat keseragaman ukuran partikel bahan bakunya lebih ketat. Pemelletan dan pembriketan adalah upaya untuk mendapat keseragaman ukuran partikel bahan baku, peningkatan kualitas bahan baku, dan penghematan transportasi. Bahan seperti serbuk gergaji, limbah hutan maupun tandan kosong sawit sangat potensial untuk dipadat menjadi pellet maupun briket.

Gasifier downdraft (co-current) akan menghasilkan gas lebih bersih dari tar sehingga pembersihan gas selanjutnya akan lebih mudah dilakukan, untuk selanjutnya bisa digunakan menjadi bahan bakar pemanas, mesin bensin, mesin diesel (dual fuel), gas engine hingga menghasilkan listrik. Gasifier updraft menghasilkan gas kotor karena terlalu banyak tar sehingga pembersihan gas lebih sulit dan oleh karena itu aplikasinya terutama untuk sumber panas. Sehingga aplikasi gasifier downdraft lebih luas dan lebih banyak digunakan di sejumlah industri.

Produksi briket atau pellet  harus dilakukan sedekat mungkin dengan bahan baku (raw material oriented) untuk alas an teknis dan ekonomis, dan selanjutnya produk wood pellet dan briket tersebut bisa ditransport ke lokasi unit gasifier dalam radius tertentu. Khusus briket, hanya tipe screw (extruder) saja yang sesuai untuk proses gasifikasi. Produk gasifier baik berupa energi panas, energi mekanik, maupun energi listrik sudah bisa langsung dimanfaatkan oleh pengguna sehingga orientasi unit gasifier ini mendekati pengguna atau pasarnya (market oriented). 

Revitalisasi Pengeringan Padi Dengan Gasifikasi Sekam

Pertanian padi yang baik akan melakukan panen padi sebanyak 3-4 kali dalam setahun. Ketika panen padi terjadi pada musim hujan, pengeringan padi hingga siap giling menjadi beras menjadi masalah penting dank arena tanaman padi dalam pertumbuhannya memerlukan banyak air maka kebanyakan panen raya jatuh pada musim penghujan.  Sejumlah daerah di Indonesia juga mempunyai curah hujan yang tinggi sehingga pengeringan gabah semakin sulit. Pada musim penghujan tersebut pengeringan dengan penjemuran di hamparan lantai dan semacamnya membutuhkan waktu 3-4 hari dengan secara berkala tumpukan gabah tersebut dibolak-balik. Pembolak-balikan tumpukan gabah membuat pengeringan lebih cepat dan merata. Biaya produksi untuk proses pengeringan pada musim penghujan tersebut berkisar Rp 150,-/kg gabah kering dan sekitar Rp 50,-/kg gabah kering ketika musim kemarau.

Fixed Bed Paddy Dryer With Gasifier

Continous Paddy Dryer

Pengeringan gabah dengan alat pengering akan membuat pengeringan lebih cepat dan tingkat kekeringan akurat. Waktu pengeringan gabah  membutuhkan 3-6 jam tergantung laju alir udara pemanas, suhu pemanasan dan jumlah gabah yang dikeringkan. Pengering-pengering padi saat ini yang umumnya adalah bantuan pemerintah baik berupa fixed bed dryer  yang bekerja secara batch ataupun continous dryer yang bekerja secara kontinyu atau sinambung. Keduanya dirancang menggunakan bahan bakar minyak (BBM) dan akibat mahalnya BBM yang sehingga biaya produksinya membengkak.  Hal tersebut mengakibatkan hampir semua alat pengering padi tersebut ‘mangkrak’ (tidak beroperasi) dan apabila tidak diatasi maka alat-alat pengering tersebut hanya akan menjadi monument atau besi tua. Modifikasi alat pengering padi dengan gasifikasi berbahan bakar sekam akan membuat penghematan hingga 200-300%, sehingga sangat signifikan terhadap operasional alat pengering padi tersebut dan masalah limbah sekam padi dari penggilingan gabah juga akan teratasi. Biaya produksi pengeringan gabah diperkirakan akan menjadi sekitar Rp 50,-/kg gabah kering atau sama dengan kondisi musim kemarau.

Composition Of Rice husk Producer Gas

Untuk keperluan pengeringan tersebut, gasifier tipe fixed bed model  downdraft (co-current) maupun updraft   (counter-current) sudah memadai. Untuk tipe fixed bed ini, ketinggian reaktor gasifikasi berpengaruh terhadap lama waktu operasi dari gasifier. Semakin tinggi reaktor, maka semakin lama waktu operasinya.  Pemanasan yang seragam dan stabil juga bisa dicapai dengan gasifier  ini, berupa membakar gas sintetik terutama CO dan H2. Energi panas yang dihasilkan dari gasifier merupakan fungsi diameter reaktor dan jumlah udara yang digunakan untuk gasifikasi tersebut. Perbesaran diameter menjadi dua kalinya akan meningkatkan jumlah energinya empat kalinya.  Berdasar pengalaman diameter reaktor 0,4 m memadai untuk pengeringan 4,5 ton gabah basah dan diameter 0,6 m untuk pengeringan  6 ton gabah basah.

Produksi Bahan-Bahan Kimia Dari Gasifikasi Biomasa

Aplikasi gasifikasi biomasa pada umumnya untuk panas (heat gasifier) dan listrik (power gasifier), tetapi gasifier tersebut juga bisa digunakan untuk memproduksi berbagai bahan kimia. Gas CO (karbon monoksida) dan H2 adalah gas-gas utama yang dihasilkan oleh alat gasifikasi biomasa tersebut untuk bahan baku pembuatan bahan-bahan kimia selanjutnya.

Turunan bahan-bahan kimia yang dihasilkan bisa sangat banyak dan beragam tergantung keinginan kita untuk memproduksinya. Green Chemical adalah bahan-bahan kimia yang dihasilkan dari bahan baku terbarukan seperti biomasa. Biomasa adalah satu-satunya bahan terbarukan sebagai sumber karbon yang potensial untuk menghasilkan berbagai bahan kimia.

Seiring menipisnya cadangan minyak bumi dan upaya pencegahan emisi gas-gas rumah kaca yang menyebabkan perubahan iklim dan pemanasan global, green chemical adalah solusi terbaik.

Biomass Steam Gasification : Teknologi Advance Gasifikasi Biomasa Untuk Mereduksi Emisi Nitrogen Oksida

Photo diambil dari sini

Perhatian dunia terhadap issue lingkungan semakin besar disamping kebutuhan energi juga semakin meningkat seiring pertambahan jumlah penduduk dunia. Proses gasifikasi biomasa konvensional dengan memasukkan udara (air blown) ke dalam reaktor gasifikasi ternyata menghasilkan emisi berupa nitrogen oksida atau senyawa NOx. Senyawa tersebut terbentuk karena udara yang dimasukkan ke dalam reaktor gasifikasi tersebut mengandung sebagian besar nitrogen (78%) yang kemudian bereaksi dengan oksigen membentuk senyawa NOx tersebut. Gas NOx tersebut membahayakan kesehatan dan lingkungan sehingga sebisa mungkin harus dihindari.

Photo diambil dari sini

Salah satu teknik untuk menghindari terbentuknya senyawa NOx tersebut adalah tidak menggunakan udara sebagai media oksidasi pada proses gasifikasi biomasa tetapi digantikan dengan kukus (steam). Proses ini akan menghilangkan terbentuknya gas NOx dan menjadikan komposisi gas yang dihasilkan dari gasifikasi biomasa juga berbeda dengan media oksidasi berupa udara. Proses biomass steam gasification akan menghasilkan komposisi gas hidrogen sekitar 50%. Seperti pada umumnya aplikasi gasifikasi biomasa adalah untuk pembangkit panas dan listrik, maka biomass steam gasification juga sama, hanya akan terjadi sedikit penurunan efisiensi karena konsekuensi proses tersebut. Hidrogen yang dihasilkan bila dimurnikan hingga kadar 100% maka akan bisa digunakan untuk pembangkit listrik dengan teknologi fuel cell. Dengan fuel cell akan dihasilkan emisi yang sangat ramah lingkungan yakni uap air (H2O).

Mengapa Banyak Fasilitas Gasifier Yang Tidak Beroperasi?

Ada beberapa faktor yang membuat gasifier tidak beroperasi, antara lain bahan baku (ketersediaan & harga), proses & teknologi produksi, tenaga kerja dan harga energi yang dihasilkan. Umumnya masalahnya adalah kombinasi dari beberapa hal diatas.  Tabel dibawah ini menunjukkan gasifier yang berhenti beroperasi berdasarkan  World Bank Technical Paper Number 296, 1995 :

   A. Bahan baku  (feedstock)

      

      Beberapa hal yang  ditinjau pada aspek bahan baku (umpan/feedstock) gasifier adalah ketersediaan terkait jumlahnya dan kebersinambungannya, kualitas terkait karakteristik spesifik biomasa tersebut misalnya nilai kalor, ukuran, kadar abu, kadar air dan sebagainya, harga bahan baku (umpan/feedstock) itu sendiri apakah kompetitif atau tidak. Wilayah-wilayah pedesaan dan pelosok di Indonesia sangat potensial mengaplikasikan teknologi ini,karena umumnya bahan baku berlimpah, sementara kebutuhan energinya besar sehingga perlu dipenuhi dan sumber energi fossil seperti minyak tanah dan solar sulit didapat dan mahal harganya.

    B. Proses & Teknologi Produksi

Sejumlah pabrikan membuat gasifier cukup rumit sehingga membutuhkan operator yang terlatih dan kompeten untuk pengoperasiannya. Seiring perkembangan teknologi, gasifier juga mengalami banyak modernisasi, dari yang manual, semi-otomatis hingga full otomatis dan computerized. Optimasi antara investasi untuk peralatan gasifikasi, kinerja dan umur alat menjadi penting untuk pemilihan teknologi yang sesuai. Di sejumlah tempat dimana masih banyak tersedia tenaga kerja murah maka tipe manual sampai semi-otomatis sebaiknya dipilih, sedangkan kondisi dimana tenaga kerja berkualitas sulit didapat dan mahal maka teknologi otomatis sebaiknya menjadi pilihan.

Photo diambil dari sini

Dukungan suku cadang, pemeliharaan hingga layanan jual kembali sebaiknya juga diperhatikan oleh pihak pembeli atau pemakai peralatan gasifier. Banyak gasifier yang dirancang lembaga riset lokal dan dibuat oleh pabrikasi lokal. Selain itu banyak juga entrepreneur dan pabrikan lokal juga melakukan perancangan hingga pembuatannya. Tentu ini akan menarik bagi pembeli/pengguna gasifier tersebut karena kedekatan hubungan dan jarak dengan pihak-pihak tersebut membuat pengguna/pembeli semakin mantap dalam mengoperasikan alat gasifier tersebut.

Pada sejumlah proyek di Indonesia, aplikasi gasifier juga melibatkan pihak luar negeri yang member dukungan teknis, operasional hingga finansial.  Model kerjasama ini juga membantu mempercepat alih teknologi asalkan kesepakatan dibuat saling menguntungkan antara kedua belah pihak. Pada aplikasi gasifier kadang kala sejumlah masalah teknis baru akan terlihat atau ditemui setelah sekian waktu operasionalnya. Praktisi gasifier yang berpengalaman akan mengetahui secara detail masalah ini hingga bagaimana solusinya. Sehingga pilihlah jika ingin menggunakan gasifier perhatikan track record atau jam terbang gasifier yang telah beroperasi.

C.  Tenaga Kerja

Tenaga kerja yang terlatih dan kompeten serta bermotivasi tinggi dan disiplin akan menunjang optimalisasi kinerja alat gasifier. Tenaga kerja yang kurang termotivasi hanya membuat kinerja alat gasifier ala kadarnya kadang hanya memberikan sedikit keuntungan bagi  usaha produksi energi dengan alat tersebut. Hal ini terutama akan nampak sekali pada peralatan yang manual dimana peran tenaga kerja sangat dominan. Entrepreneur harus memperhatikan aspek  ini secara baik jika ingin mendapatkan kinerja alat gasifiernya optimal.

      D.  Harga Energi

Akhirnya aspek untung rugi akan menjadi faktor penentu bagi keberlangsungan suatu usaha. Bila kita ingin menjual energi yang dihasilkan dari gasifier maka perhitungan keuntungan didapat dari  harga energi dikurangi seluruh biaya produksinya. Biaya untuk bahan baku, operasional alat, tenaga kerja, depresiasi alat adalah variable-variabel menghitung biaya produksi tersebut. Energi dalam bentuk energi listrik-lah yang umumnya diperjual belikan.  Jika energi dari hasil gasifier tersebut digunakan sendiri maka seberapa besar penghematan penggunaan gasifier dibandingkan bahan bakar fossil adalah keuntungan yang diperoleh.

Kesimpulan :  

Bila Anda berkeinginan ingin mendalami hingga mengaplikasikan teknologi ini, tentunya gambaran yang lengkap sangat dibutuhkan untuk kesuksesan implementasinya. Setelah mengetahui gambaran umum secara menyeluruh selanjutnya calon pengguna alat ini untuk mengadakan evaluasi kesiapannya hingga rencana pengembangannya untuk masa depan. Terlihat dari tabel diatas bahwa fasilitas yang bias beroperasi secara baik dan ada yang berhenti operasi, dengan penyebab sangat spesifik kasus-perkasus. Jika Anda meyakini akan manfaat yang besar pengaplikasian teknologi ini sebuah kata bijak “When there’s a will there’s a way!!!” akan memotivasi kesuksesan Anda.