Memilih Rotary Dryer Untuk Pengeringan Serbuk Kayu Pada Pabrik Wood Pellet dan Wood Briquette

Pada proses berbagai pengeringan material di industri, jenis pengering tipe rotary dryer atau drum dryer banyak digunakan. Keunggulan pengering jenis ini adalah mampu bekerja secara kontinyu sehingga mampu menghandle material dalam kapasitas cukup besar dan operasionalnya mudah. Sedangkan pada pabrik wood pellet dan wood briquette hampir semua menggunakan pengering jenis ini. Pengering jenis ini memanfaatkan udara panas dari sumber panas untuk proses pengeringannya.

Untuk mencapai tujuan pengeringan yang dikehendaki, maka proses pengeringan di dalam alat harus berjalan efektif. Luas permukaan kontak antara material yang dikeringkan dengan udara panas harus sebesar mungkin. Untuk maksud itu rotary dryer atau drum dryer dilengkapi sirip-sirip (flight) yang membantu memaksimalkan luas kontak antara partikel serbuk kayu dengan udara panas.  Lamanya waktu kontak  serbuk kayu dengan udara panas dan besarnya luas kontak antara keduanya adalah variabel yang diatur untuk mencapai tingkat kekeringan material yang dikehendaki.

Counter-current drum dryer

Co-current drum dryer

Pada banyak penggunaan rotary dryer menggunakan pola aliran lawan arah (counter-current) pada proses pengeringannya, karena hal itu membuat proses pengeringan berjalan secara bertahap. Tetapi khusus pada serbuk kayu penggunaan pola aliran tersebut tidak bisa dilakukan, karena serbuk kayu adalah material yang mudah terbakar. Untuk itu pengeringan serbuk kayu menggunakan jenis aliran searah (co-current). Serbuk kayu basah bertemu langsung dengan udara panas tidak membahayakan atau aman dilakukan yang terjadi pada aliran searah (co-current) sedangkan serbuk kayu kering bertemu udara panas dengan resiko kebakaran sangat tinggi pada aliran lawan arah (counter-current).  

Fungsi Ganda Cyclone Pada Pabrik Wood Pellet dan Wood Briquette

Cyclone adalah alat yang terutama untuk mengeliminasi debu pada pabrik wood pellet dan wood briquette karena bahan bakunya berupa partikel kecil seperti serbuk atau powder, yakni serbuk kayu. Walaupun ukuran partikel lebih besar bisa jadi mayoritas tetapi partikel yang ukurannya sangat lembut seperti debu pasti akan selalu ada dan beterbangan sehingga kalau tidak diatasi secara maksimal akan menimbulkan masalah kesehatan terutama pernafasan dan penglihatan. Cyclone cukup efektif dan murah dibandingkan alat eliminasi debu lainnya sehingga sangat populer digunakan pada industri ini.

Cyclone juga bisa dirangkai dan dirancang secara khusus tergantung dari penggunaannya. Dalam banyak kasus di pabrik wood pellet dan wood briquette cyclone dipasang tidak hanya satu tetapi dua, yang satu sebagai cyclone primer dan lainnya sebagai cyclone sekunder. Cyclone primer akan menangkan ukuran partikel lebih besar sedangkan cyclone sekunder menangkan ukuran partikel halus, dan partikel sangat halus lalu dibuang ke atmosfer sehingga sudah bisa ditoleransi oleh lingkungan. Ukuran partikel yang halus dari cyclone sekunder selanjutnya dicampur lagi dengan ukuran yang lebih besar (kasar) selanjutnya keduanya akan diumpankan untuk dipadatkan atau dicetak dalam pelletiser pada wood pellet atau extruder pada wood briquette.

Sebuah alat berupa silo atau hopper bisa ditambahkan setelah cyclone tersebut sebagai penampung sementara sebelum ke alat cetak tersebut diatas.   Dalam beberapa kasus bahkan cyclone dengan konfigurasi seperti diatas juga berfungsi ganda yakni sebagai penampung sementara sebelum pemadatan atau pencetakan tersebut. Konfigurasi cyclone seperti diatas juga selain mengeliminasi debu sebagai fungsi utama juga akan meminimalisir hilangnya bahan baku serta mengeliminasi alat tambahan seperti bag filter dan sebagainya.

Menilik Produksi Wood Pellet dan Wood Briquette

Selain teknologi sama, faktor biaya produksi wood pellet ternyata hampir sama dengan produksi wood briquette tipe screw, yakni daya 1 hp setara untuk produksi wood pellet 8,3 kg sedangkan pada wood briquette tipe screw 1 hp setara untuk produksi wood briquette 8 kg. Tetapi pada wood briquette perlu tambahan pemanasan pada ujung die untuk membantu proses densifikasi tersebut. Biaya pengeringan diantara keduanya juga hampir sama, yakni berkisar Rp 250/kg dengan mensyaratkan tingkat kekeringan atau kadar air yang sama sebagai umpan pellet maupun briquette pada level sekitar 10%.  Sedangkan biaya size reduction apabila bahan baku perlu penyesuaian ukuran menjadi sesuai untuk partikel yang dibutuhkan untuk produksi wood pellet dan wood briquette, juga relatif sama yakni setara 30 watt untuk setiap kilogramnya.  

Kelebihan pada wood briquette adalah bisa diproses lanjut menjadi charcoal briquette sedangkan pada wood pellet tidak. Tetapi wood pellet karena ukurannya kecil dan relatif mudah “mengalir” untuk pengumpanan sehingga banyak diaplikasikan pada pengumpanan otomoatis (automatic feeding). Mau produksi wood pellet atau wood briquette? Tentu harus dipertimbangkan masak-masak plus minus kedua produk tersebut.

Produksi Bahan-Bahan Kimia dari Biomasa

Hampir semua bahan kimia yang dibuat dari minyak bumi (petroleum based chemical) juga bisa dibuat dari biomasa (bio-based chemical).  Itulah mengapa biomasa punya peran strategis ketika terjadi kelangkaan minyak bumi (fossil fuel). Masalah teknologi dan keekonomian umumnya yang menjadi kendala implementasi produksi bahan kimia dari biomasa. Walaupun produksi bahan kimia dari biomasa belum sesiap produksi bahan bakar (biofuel) dan sudah banyak terimplementasi saat ini tetapi diprediksi produksi bahan kimia dari biomasa akan mencapai kemajuan lebih cepat daripada biofuel, hal ini karena bahan kimia memiliki nilai tambah atau kentungan lebih besar daripada biofuel.   

Tantangan terbesar untuk bahan kimia dari biomasa adalah biaya produksi lebih  rendah tetapi memiliki kualitas setara bahan kimia minyak bumi atau memberikan keunggulan lebih dengan biaya yang sama. Ada dua rute yang digunakan untuk produksi bahan kimia dari biomasa saat ini, yakni rute biologi (bio-process)  dan rute thermal (thermochemical). Rute biologi dengan mikroorganisme dan fermentasi  memiliki kecepatan proses lebih lambat daripada rute thermal. Saat ini sebagian besar produksi bahan kimia menggunakan rute biologi dan beberapa menggunakan rute thermal.  

Asam asetat, ethyl asetat dan etanol adalah beberapa bahan kimia telah diproduksi dari biomasa. Bahan kimia khusus seperti succinic acid yang banyak digunakan pada plastics,  fibers,  polyesters and  pigments, diproduksi dengan rute biologi.  Dengan kapasitas sekitar 15.000 ton/tahun pabrik succinic acid dibuat di Lousiana, US.  Sedangkan levulinic  ketal adalah bahan kimia khusus yang dibuat melalui rute thermochemical,  yang akan diproduksi kurang lebih 5.000 ton/tahun pada tahap awal di Golden Valley Minnesota. Levulinic ketal sebagai alternatif petroleum-based plasticizers, polyols dan solvent.

Model Semi-Kontinyu Produksi Arang Tempurung Kelapa

Rendahnya kualitas arang tempurung kelapa membuat pemanfaatan menjadi produk turunan selanjutnya menjadi terbatas dan terkendala. Sebagaian besar produksi arang tempurung kelapa masih dilakukan secara tradisional bahkan banyak yang tidak menggunakan kaidah yang benar seperti menyiram air untuk memadamkan arang yang masih berupa bara api. Salah satu produk turunan arang tempurung yang memiliki kualitas dan nilai tambah yang tinggi adalah untuk produksi arang aktif (activated carbon).  Ada lebih dari 150 varian arang aktif dan penggunaannya sangat luas pada berbagai industri. Sebagai negara dengan luas kebun kelapa terluas di dunia, tentu, sebuah peluang yang sangat menarik dan masih sangat terbuka.

Produksi arang aktif dimulai dari bahan baku arang yang berkualitas. Kualitas arang yang tinggi dibuat dari bahan baku memenuhi standar dan proses produksi modern. Pengaturan kondisi operasi berupa suhu, waktu tinggal dan kecepatan pemanasan adalah sejumlah variable proses yang harus dilakukan dengan mudah untuk menghasilkan produk yang standard dan stabil. Untuk mencapai kualitas produk yang diinginkan juga dilakukan dengan pengaturan kondisi proses. Efisiensi energi dan konversi ke produk yang  tinggi adalah parameter untuk tercapainya derajat keekonomian proses produksi yang tinggi.

Sementara proses batch telah banyak dilakukan, dibawah ini skema proses produksi arang tempurung kelapa secara semi-kontinyu, sebelum meningkat ke proses kontinyu.  Sumber panas dihasilkan dari gasifikasi sekam padi. Hal ini karena sekam padi banyak tersedia di berbagai tempat dan masih dianggap limbah sehingga belum dimanfaatkan. Seluruh uap dari hasil pirolisis di recycle sebagai sumber bahan bakar di tungku bersama gas dari gasifikasi sekam padi. Pirolisis dengan sistem indirect heating memungkinkan proses yang terjadi benar-benar tanpa oksigen atau hampa udara. Pada akhir proses akan didapat produk berupa produk utama berupa arang tempurung kelapa dari proses pirolisis dan arang sekam sebagai produk samping dari proses gasifikasi. Kualitas dan kuantitas arang yang dihasilkan dari gasifikasi juga berbeda dengan arang dari proses pirolisis karena kondisi operasi dan adanya oksigen pada proses gasifikasi.

Mau Produksi Wood Pellet atau Sawdust Briquette?

Biaya produksi untuk pembuatan wood pellet dengan sawdust briquette hampir sama. Alat-alat atau mesin untuk produksinya pun juga hampir sama. Keduanya juga menggunakan bahan baku yang umumnya adalah limbah kayu berupa serbuk gergaji. Keduanya juga punya pasar untuk konsumsi rumah tangga dan industri.

Bedanya wood pellet saat ini mempunyai pasar yang lebihbesar daripada sawdust briquette. Hampir semua pembangkit listrik yang melakukan program co-firing menggunakan wood pellet daripada sawdust briquette. Stove untuk penghangat ruangan juga sebagian besar dibuat untuk bahan bakar wood pellet. Oleh karena itu ada sejumlah pabrik wood pellet yang kapasitasnya sangat besar karena besarnya permintaan pasar tersebut, sedangkan pabrik sawdust briquette umumnya hanya memiliki kapasitas sedang saja.

Biasanya di luar negeri wood pellet dikemas dalam kemasan plastik beberapa kg untuk pasaran retail dan jumbo bag hingga curah untuk kebutuhan lebih besar. Sedangkan sawdust briquette biasanya dikemas dalam carton box dengan ada lapisan plastik didalamnya. Sawdust briquette biasa juga disebut heatlog, extruded fuel atau wood log. Selain jenis extruded atau screw briquette ada juga sawdust briquette jenis piston/ram, perbedaan antara briquette tersebut bisa dibaca di sini. Segmen pasar, besarnya kapasitas pabrik dan ketersediaan bahan baku adalah pilihan untuk produksi wood pellet atau sawdust briquette tersebut. 

Campuran Komposisi Bahan Baku yang Homogen dan Kualitas Biomass Pellet dan Briket

Kualitas produk pemadatan biomasa (biomass densification) yani pellet dan briket diawali dengan seleksi bahan baku yang benar. Bahan baku juga harus memiliki konsistensi yang sama terus-menerus  supaya produk yang dihasilkan selalu standard an stabil. Dalam banyak kasus sulit untuk untuk mendapatkan bahan baku dari satu jenis bahan saja (single material) karena ketersediaan yang tidak mencukupi atau faktor lain, sehingga harus dari beberapa bahan baku (mixed material). Untuk hal tersebut diperlukan mixer atau alat pencampur untuk mendapatkan komposisi bahan baku yang sesuai, misalkan bahan baku terdiri 30% kayu keras dan sisanya kayu lunak.

Kapasitas pabrik wood / biomass pellet dan briket umumnya mulai 1 ton/jam hingga puluhan ton/jam-nya. Hal tersebut membutuhkan mixer yang mampu memenuhi untuk proses produksi tersebut, baik dari sisi kualitas dan kuantitas outputnya.  

Saat ini masih banyak ditemui yang masih melakukan pencampuran bahan baku tersebut secara manual seperti menggunakan sekop sehingga hasilnya masih belum optimal. Ada juga yang menggunakan bantuan alat mekanis seperti loader, walaupun hasilnya lebih baik dari cara pertama tetapi derajat homogenitas dan konsistensi masih bisa ditingkatkan dengan penggunaan mixer sesuai.

continuous muller

static mixer flow diagram

Static mixer

Mixer yang dibutuhkan adalah mixer jenis kontinyu sehingga kapasitasnya tercapai dan operasional lebih mudah.  Mixer jenis continuous muller (stationary shell) dan static mixer bisa digunakan untuk hal ini. Pada mixer jenis continuous muller dibutuhkan motor penggerak untuk menggerakkan pengaduk sedangkan pada static mixer tidak dibutuhkan motor penggerak. Proses pencampuran pada static mixer yakni dengan dilewatkan bahan baku tersebut didalamnya baik secara horizontal maupun vertical. Pertimbangan disisi teknis dan keekonomian menjadi faktor penting pemilihan alat tersebut.