Bahan Bakar Biomasa dan Mobil Listrik

 Dunia seharusnya semakin hijau, begitulah harapan semua orang yang paham dan peduli lingkungan. Banyak sudah aksi nyata untuk terus membuat dunia semakin hijau atau hijau kembali. Bahan bakar fossil adalah faktor kerusakan lingkungan yang telah membuat konsentrasi CO2 di bumi lebih dari 400 ppm. Dampaknya adalah perubahan iklim dan pemanasan global, dan ini menjadi fokus perbaikan lingkungan saat ini. Selain itu praktek penggundulan hutan adalah faktor lain yang membuat bumi semakin tandus dan gersang. Dampaknya sangat besar pada rantai ekosistem termasuk pangan manusia dan potensi bencana alam.

Gambar diambil dari sini

Dalam era kurang lebih 10 tahun mendatang Indonesia akan akan kehabisan cadangan minyak buminya dan saat ini sudah sebagai nett importer minyak bumi karena produksi minyak buminya sudah tidak mampu memenuhi konsumsi dalam negerinya. Bukankah Indonesia masih memiliki cadangan gas, sehingga bisa digunakan hingga 50 tahun ke depan? Walaupun secara teknis sangat bisa dilakukan, tetapi penggunaan gas alam menggantikan bahan bakar minyak bumi tidak menjadi solusi untuk masalah lingkungan atau tidak sejalan dengan arah dunia untuk perbaikan lingkungan. Hal tersebut karena baik bahan bakar minyak dan gas alam adalah bahan bakar fossil atau bahan bakar karbon positif yang berkontribusi meningkatkan konsentrasi CO2 di atmosfer. Sehingga penggunaan gas alam tidak menjadi solusi.

Mobil listrik adalah upaya mengurangi atau mengeliminasi emisi CO2 di sektor transportasi. Saat ini telah mulai banyak mobil listrik diproduksi untuk menggantikan mobil berbahan bakar minyak bumi atau juga mobil hybrid sebagai "jembatan" peralihannya. Beberapa produsen mobil listrik saat ini antara lain Tesla, Toyota, BMW, Mitsubishi, Ford dan sebagainya. Mobil listrik sejauh ini telah mendapat tanggapan positif dari berbagai kalangan, tetapi karena harga jual masih relatif mahal dan ketersediaan unit-unit pengisian baterai yang masih minim saat ini penggunanya masih terbatas. Tetapi bisa saja dalam beberapa waktu ke depan segera membanjiri jalanan apabila kebijakan lingkungan untuk pengurangan dan pembatasan energi fossil ditingkatkan.

Pertanyaan fundamental dari aspek lingkungan adalah darimana mobil listrik tersebut mendapat pasokan listrik sebagai sumber energinya? Apabila mobil listrik tersebut mendapat listrik dari pembangkit listrik berbahan bakar fossil seperti batubara, gas alam dan sebagainya, itu sama saja bohong karena hanya memindahkan lokasi penghasil emisi CO2 dari mobil-mobil ke pembangkit-pembangkit listrik. Biomasa khususnya kayu-kayuan ataupun limbah-limbah pertanian dapat sebagai sumber energi khususnya energi listrik tersebut. Hal tersebut berarti bahwa biomasa tersebut harus diubah menjadi listrik dan digunakan untuk mengisi baterai mobil listrik tersebut. 

Power gasifier, stirling engine, ORC (Organic Rankine Cycle) dan sebagainya adalah teknologi untuk mengubah biomasa tersebut menjadi energi listrik. Pembangkit-pembangkit listrik biomasa seperti power gasifier dan stirling engine bisa berukuran kecil sehingga bisa banyak tersebar di seluruh pelosok negeri. Kebun-kebun energi akan banyak dibuat untuk hal tersebut demikian juga pemanfaatan limbah-limbah pertanian juga semakin dioptimalkan sehingga tidak mencemari lingkungan lagi. Sedangkan abu dari pembakaran dapat dikembalikan ke lahan-lahan perkebunan dan pertanian sebagai pupuk.

Hal di atas tersebut secara teknis berbeda dengan penggunaan gasifier ataupun stirling engine untuk penggerak kendaraan, walaupun secara aspek lingkungan sama. Pada era krisis minyak beberapa dekade lalu gasifier dipasang pada bagian belakang mobil untuk menyuplai gasnya sebagai bahan bakar mobil tersebut. Sedangkan pada stirling engine karena merupakan external combustion engine atau heat engine, maka ada unit pembakaran atau produksi panas yang digunakan untuk sumber energi stirling engine tersebut. Pada mobil listrik tidak perlu memasang gasifier atau heat producer tetapi cukup dengan memasang baterai sebagai penghasil listrik yang diubah menjadi energi mekanik. 

Penggunaan biomasa sebagai sumber bahan bakar bisa dengan dibuat wood chip atau wood pellet tergantung faktor teknis dan ekonominya. Ketika jarak dengan pembangkit listriknya dekat sehingga biaya transportasi murah, maka biomasa tersebut cukup dibuat wood chip sedangkan kalau jaraknya jauh, maka dibuat wood pellet akan menghemat biaya transportasinya. Pada akhirnya supaya benar-benar mobil listrik ini sebagai solusi lingkungan, maka sumber energinya juga harus dari sumber terbarukan dan biomasa adalah sumber energi paling potensial di Indonesia. Integrasi perkebunan energi dan peternakan akan menjadi solusi jitu dan benar-benar akan membuat dunia semakin hijau, untuk lebih detail bisa dibaca disini. Selain itu sumber energi biomasa khususnya kayu-kayuan sangat layak dikembangkan di Indonesia dan lebih unggul daripada Solar PV, lebih detail baca disini. 

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. 

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.