Bioenergi Potensial Dari Biomassa

Keunikan biomasa adalah satu-satunya sumber terbarukan berbasis karbon sehingga bisa disintesa menjadi berbagai bahan bakar dan bahan kimia sama seperti sumber dari fossil. Untuk aplikasi energi sebagai bahan bakar cair berbagai mesin, alat transportasi maupun tungku pemanas, tampak seperti skema dibawah ini :

Harga yang kompetitif dengan bahan bakar cair dari bahan bakar fossil adalah pertimbangan utama aplikasi bahan bakar cair berbasis biomasa ini. Serangkaian penelitian dan ujicoba perlu dilakukan untuk menguji kehandalan bahan bakar tersebut. Karena bahan bakar berwujud cair maka infrastruktur yang telah ada bisa digunakan ataupun disubtitusi dengan produk ini. Ketersediaan bahan baku dan keterjaminan produksi nantinya juga akan menjadi pertimbangan penting untuk produksi skala komersial dan keberlanjutannya. Penggalakan kebun-kebun energi diberbagai daerah adalah upaya untuk menjaga keberlangsungan produksi dan keberlanjutannya tersebut.

Potensi Pengembangan Industri Wood Pellet di Indonesia

Potensi limbah biomassa di Indonesia sangat besar yakni sekitar setara 49.810 MW dan baru sangat kecil yang telah dimanfaatkan yakni 1.618 MW atau kurang dari 4%, sehingga berbagai rute pengolahannya yang bisa dioptimalkan.  Pengembangan bioenergy untuk pembuatan wood pellet adalah salah satu strategi terbaik mengingat wood pellet akan potensial untuk bahan bakar baik untuk industri maupun rumah tangga. Proses densifikasi seperti pada wood pellet telah meningkatkan kualitas limbah biomasa pada awalnya menjadi lebih kering, ukuran seragam, murah dalam transportasi maupun pemanfaatannya yakni aplikasi thermal sebagai bahan bakar., lebih khusus bahan bakar terbarukan. 

Peta Produsen Wood Pellet Indonesia

Peta Produsen Wood Pellet Dunia

Konsentrasi gas CO2 dalam atmosfer bumi saat ini (2013) menurut http://co2now.org  adalah 395,55 ppm sedangkan pada tahun 1988 hanya 350,38 ppm sehingga targetnya menurunkan kembali konsentrasi CO2 diatmosfer menjadi 350 ppm. Kondisi  tersebut sangat membahayakan kelangsungan hidup di bumi jika tidak diatas, sehingga dalam skala global maupun skala nasional era saat ini adalah era menurunkan emisi karbon atau gas rumah kaca. Dan ini bisa dicapai salah satunya dengan subtitusi bahan bakar fossil dengan bahan bakar terbarukan seperti subtitusi batubara dengan wood pellet. Saat ini diperkirakan produksi wood pellet lebih dari 14 juta ton, sedangkan Indonesia baru berkontribusi sekitar 6400 ton (2012).

Eropa adalah secara umum adalah pusat pasar global bahan bakar berbasis kayu dan khususnya pada wood pellet / briquette, sehingga bukan hal yang mengejutkan apabila banyak produsen bahan bakar berbasis kayu besar yang menjadikan negara-negara Eropa sebagai tujuan utamanya. Dengan goal yang telah diset oleh Uni-Eropa untuk mencapai komposisi 20% energi terbarukan dalam bauran energinya dan 20% penurunan gas rumah kaca pada 2020 (DIRECTIVE 2009/28/EC, 2009) sepertinya peningkatan kebutuhan bioenergy akan melonjak pesat. Karena potensi sumber biomasa di sana terbatas, sehingga  porsi terbesar bioenergy yang berasal dari biomasa ini berasal bukan dari Eropa tetapi dari berbagai belahan dunia lainnya. Indonesia sangat potensial sebagai salah satu exporter wood pellet ke Eropa, sebagai contoh perusahaan listrik di Inggris harus menggunakan bahan bakar terbarukan sebesar 10% pada tahun 2010 dan Korea yang mengharuskan bahan bakar terbarukan sebesar 5% pada tahun 2013.

Trend dunia ke depan adalah ditandai munculnya banyaknya produsen listrik kecil-kecil (Independent Power Producer (IPP)) yang dirancang untuk memenuhi kebutuhan komunitas tertentu.  Pembangkit listrik berbahan bakar biomasa saat ini sebagian besar menggunakan teknologi pembakaran langsung (direct combustion) dan gasifikasi serta beberapa dengan pirolisis.  Tahapan co-firing ataupun co-combustion wood pellet dengan batubara adalah hal yang banyak dilakukan pembangkit listrik (powerplant) saat ini yang masih menggunakan teknologi pembakaran langsung (direct combustion), sebelum nantinya diharapkan 100% bisa menggunakan wood pellet sebagai sumber bahan bakarnya seperti yang ada di Swedia.  Untuk gasifikasi skala kecil, teknologi yang cocok adalah downdraft gasifier dan wood pellet bisa menjadi bahan bakar yang ideal untuk sistem tersebut.  Sedangkan pirolisis karena prosesnya hampa udara, maka produk seperti wood pellet tidak disarankan sebagai bahan bakunya, karena tidak memberi pengaruh yang signifikan terhadap proses maupun output-nya. 

Carbon Positive, Carbon Neutral ataukah Carbon Negative?

Gas rumah kaca akibat pembakaran bahan bakar fossil telah menyebabkan suhu bumi meningkat. Peningkatan suhu bumi atau global warming tersebut menyebabkan sejumlah bencana akibat perubahan iklim di sejumlah tempat di bumi. Ketika gas rumah kaca tidak dikendalikan maka akibat kerusakan lingkungan di bumi akan semakin parah. Oleh karena berbagai upaya dilakukan untuk mengurangi gas rumah kaca sebagai penyebab masalah lingkungan tersebut.

Secara umum ada empat skenario yang biasa dilakukan untuk mencegah pemanasan global akibat gas CO2 di atmosfer secara bertahap, yakni : meningkatkan efisiensi sehingga konsumsi bahan bakar fossil menurun, mencampur bahan bakar terbarukan dengan bahan bakar fossil sehingga konsumsi bahan bakar fossil juga menurun, subtitusi bahan bakar fossil dengan bahan bakar terbarukan dan penyerapan gas CO2 yang ada di atmosfer sehingga konsentrasi gas rumah kaca bisa dikurangi.

Berikut beberapa istilah mendasar terkait masalah diatas. Berdasarkan asal dan pengaruh yang ditimbulkan gas CO2 di atmosfer maka ditinjau sebagai berikut:

A.      Carbon Positive.

Bahan bakar fossil atau bahan bakar tambang ini dikelompokkan ke dalam bahan bakar Carbon Positive. Hal ini karena pembakaran bahan bakar ini akan membuat kandungan gas terutama CO2 di atmosfer akan meningkat. Peningkatan gas CO2 di atmosfer inilah biang keladi masalah pemanasan global diatas.

Carbon Neutral cycle with biomass thermal route

Carbon Neutral Cycle with biomass densificaion (wood pellet) route

B.      Carbon Neutral.

Ketika gas CO2 di atmosfer tidak bertambah akibat pembangkitan energy dari suatu sumber energi maka dikatakan sumber energi tersebut Carbon Neutral. Karena secara neraca tidak menambah ataupun mengurangi gas CO2 diatmosfer maka energi ini dikatakan ramah lingkungan. Sumber energi terbarukan seperti biomasa, angin, air dan matahari adalah Carbon Neutral.  Subtitusi bahan bahan bakar fossil dengan bahan bakar terbarukan masuk dalam skenario Carbon Neutral.

C.      Carbon Negative.

Saat ini kandungan CO2 di atmosfer telah melebihi ambang batasnya. Laporan terbaru menyebutkan telah mencapai 390 ppm, tentu ini perlu dikurangi konsentrasinya. Berbagai teknologi dikembangkan dalam rangka menyerap gas CO2 dari atmosfer tersebut. Secara alami pohon mampu menyerap gas CO2 dari atmosfer, artinya semakin banyak kita menanam pohon maka akan semakin banyak gas CO2 diatmosfer tereduksi. Biochar atau arang pertanian, yakni arang yang digunakan untuk menyuburkan tanah dengan memasukkanya di tanah adalah material yang mampu menyerap gas CO2 dari atmosfer selain juga akan menyuburkan tanah, karena kandungan nutrisi dan media perkembangbiakkan mikroba tanah. Teknologi dalam kelompok Carbon Capture and Storage (CSS) adalah teknologi Carbon Negative, walaupun saat ini investasinya masih sangat mahal.

Marilah menjadi bagian dari solusi untuk melakukan aktivitas Carbon Neutral dan Carbon Negative, dan meminimalisir menjadi bagian dari masalah dengan melakukan aktivitas Carbon Positive.

Bahan Bakar Cair dari Biomasa Limbah

Biomasa adalah satu-satunya energi terbarukan berbasis karbon, yang bisa digunakan sebagai sumber bahan bakar dan bahan-bahan kimia.Bahan bakar cair adalah jenis bahan bakar yang paling banyak digunakan saat ini yang umumnya berasal dari bahan fossil. Bahan bakar cair dari limbah biomasa adalah solusi jitu terhadap krisis energi saat ini.

Indonesia sangat kaya akan sumber bahan baku berupa limbah biomasa tersebut, baik dari sektor pertanian, perkebunan dan kehutanan.  Saat ini limbah-limbah tersebut sebagian besar belum dimanfaatkan sehingga pemanfaatan di sektor energi adalah pilihan terbaik untuk kondisi saat ini.

Energi berupa listrik dan panas adalah yang paling umum dimanfaatkan bagi manusia. Konversi energi dari limbah biomasa ke kedua macam energi itulah yang saat ini marak diupayakan, karena pertimbangan ketersediaan energi fossil dan faktor perubahan iklim serta lingkungan. Rute terpendek, manfaat besar, investasi terjangkau, keberlanjutan dan menguntungkan adalah dasar pertimbangan pilihan teknologi pengolahan limbah biomasa tersebut.
   
Bahan bakar cair yang bisa dihasilkan dari limbah biomasa antara lain biooil, bioetanol dan biometanol. Saatnya kita mengalihkan perhatian ke energi terbarukan, karena energi terbarukan bukan hanya pilihan terbaik tetapi memang hanya satu-satunya pilihan.

Konsep Kebun Energi Untuk Pengembangan Industri Wood Pellet

Ketersediaan bahan baku kayu energi yang berkualitas dan berkesinambungan adalah kunci sukses untuk industri  wood pellet yang berkesinambungan. Upaya penyediaan bahan baku tersebut dilakukan dengan pembuatan kebun energi dengan melibatkan masyarakat. Aspek peningkatan sosial ekonomi  akan simultan dengan upaya mitigasi bencana akibat perubahan iklim. 

Kaliandra adalah tanaman kayu energi yang dipilih sebagai bahan baku wood pellet karena memiliki nilai kalor yang tinggi. Pertimbangan lainnya adalah tanaman ini termasuk kategori tanaman perintis / pioneer sehingga bisa menghijaukan lahan marjinal atau lahan kritis sebelum bisa ditanami tanaman jenis lain.  Jutaan hektar lahan marjinal dan kritis di Indonesia bisa dihijaukan dengan tanaman kaliandra tersebut, sehingga pengembangan industri wood pellet sangat terbuka lebar. Model tanaman trubusan seperti kaliandra adalah pilihan bijak untuk tanaman kebun energi.  Kajian silvikultur hutan kayu energi (kalori tinggi, cepat tumbuh dan trubusan) penting untuk menentukan jenis tanaman terbaik sebagai penghasil energi. Model SRC atau Short Rotation Coppices dengan rotasi berkisar 1-2 tahun selama 20-25 tahun menjadi pilihan terbaik untuk tanaman kebun energi.  Beberapa jenis tanaman trubusan lain yang bisa dikembangkan seperti pada table dibawah ini :

Puluhan bahkan ratusan “green powerplant” dibangun saat ini dengan mengganti bahan bakarnya dengan biomasa, sebagai contoh Amerika Serikat telah menutup lebih dari 9.000 MW PLTU batubara pada tahun 2012. Biomasa atau kayu hanya bisa dikatakan sebagai bahan bakar terbarukan apabila diproduksi secara berkesinambungan (sustainable), salah satunya dengan konsep kebun energi tersebut. Standar kualitas wood pellet seperti nilai kalor, kadar air, kadar abu, kimia abu dan ukuran wood pellet itu sendiri adalah parameternya dengan mengacu pada sejumlah standar internasional seperti CEN (Eropa), DIN (Jerman), PFI (Pellet Fuel Institute) dan sebagainya.

Saat ini adalah era-nya bertanam dan memanen kebun energi. Mari kita buat sebanyak-banyaknya kebun energi untuk mendukung kedaulatan energi.

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).