Peran Biochar untuk Meningkatkan Produktivitas Sawit, Diantara Penggunaan Bibit Unggul dan Replanting

Produktivitas kelapa sawit terus dipacu hingga ke titik paling optimalnya. Hal ini karena untuk memenuhi kebutuhan yang terus meningkat khususnya program mandatory biodiesel B-50. Tentu upaya optimalisasi produktivitas tersebut tidak mudah dan instant. Walaupun poin kunci untuk realisasinya juga telah dipetakan yakni dengan replanting/peremajaan sawit tua, penggunaan bibit unggul dan intensifikasi, tetapi prakteknya juga butuh metode atau approach yang tepat dan butuh waktu.  Replanting/peremajaan sawit tua masih sangat lambat dan banyak kendala, sedangkan penggunaan bibit unggul lebih mendapat perhatian dan terus didorong. Analogi penggunaan bibit unggul ini seperti perbandingan sapi lokal dan ras unggul. Sehingga sebagus apapun perawatan sapi Jawa, bobotnya tidak akan menyamai sapi limousin. Demikian juga dengan bibit kelapa sawit.

Upaya intensifikasi lahan melalui optimalisasi input, teknologi, dan metode budidaya modern juga masih perlu dikembangkan. Sedangkan ekstensifikasi atau perluasan lahan sebisa mungkin dihindari atau diperlambat, untuk lebih detail baca disini. Biochar bisa memiliki peran penting di area intensifikasi tersebut. Selain aplikasi biochar akan meningkatkan kesehatan tanah, yang menjadi prasyarat penting suatu tanaman bisa berproduktivitas secara optimal, juga sangat ramah lingkungan karena bahan baku biochar dari sumber terbarukan yakni biomasa dan meningkatkan efisiensi pemupukan (NUE = Nutrient Use Efficiency). Dan bahkan aplikasi biochar juga sebagai solusi iklim yakni sebagai carbon sequestration. Optimalisasi produktivitas bisa dilakukan dengan cara aplikasi biochar plus penggunaan bibit unggul dengan metode pertanian yang modern dan ramah lingkungan. Jadi memang pada dasarnya optimalisasi tersebut merupakan upaya yang komprehensif dan terukur. 

Indonesia berkontribusi 25% terhadap suplai minyak nabati dunia, menjadikannya aktor kunci dalam stabilitas pasokan minyak nabati dunia. Dengan posisi tersebut, setiap perubahan dalam produksi, kebijakan export maupun dinamika domestik Indonesia akan langsung berdampak pada harga dan keseimbagan pasar internasional. Indonesia saat ini memang produsen kelapa sawit terbesar atau rangking satu di dunia tetapi bukan yang terunggul atau yang paling produktif karena produktivitasnya belum optimal. Dibanding negara tetangga saja yakni dengan Malaysia masih kalah dan sedikit lebih unggul dari Thailand padahal faktor geografi yakni iklim di Indonesia jauh lebih mendukung. Saat ini produktivitas CPO Indonesia berkisar 3,3 ton/hektar sedangkan Malaysia berkisar 3,8 ton/hektar sedangkan Thailand berkisar 3 ton/hektar.  

Yield gap yakni selisih atau kesenjangan antara produksi aktual dengan potensi produksi maksimal kadang cukup besar. Beberapa faktor utama yang memicu yield gap antara lain faktor lingkungan yang tidak optimal seperti kondisi kekeringan, hingga kesalahan dalam praktik budidaya seperti kesalahan dalam pembukaan lahan dan penanaman, serta ketidaktepatan dalam diagnosis dan rekomendasi pemupukan. Yield gap ini harus diminimalisir sehingga produktivitas sawit bisa dimaksimalkan. 

Peran biochar kadang tidak bisa ditemukan atau terlihat langsung pada berbagai upaya peningkatan produktivitas sawit tersebut tetapi aplikasi biochar sangat sejalan dengan tujuan tersebut. Sebagai contoh keberhasilan program replanting / peremajaan sawit bergantung antara lain pada kualitas bibit, pemupukan, populasi tanaman, dan kesehatan tanah. Faktor kesehatan tanah dan pemupukan tersebut bisa sangat erat kaitannya dengan biochar.  Tetapi memang juga masih banyak pihak yang belum memiliki pengetahuan yang memadai untuk aplikasi biochar ini. 

Selain mengenjot produksi, penerapan praktik pengelolaan terbaik juga penting untuk memenuhi standar keberlanjutan di tengah meningkatnya tekanan dari isu lingkungan. Dan aplikasi biochar sangat sejalan dengan poin tersebut.  Bahkan terkait teknologi sawit rendah karbon dalam aplikasi biochar sangat relevan pada CECC (Controlled Emission Composting Chamber) dan lebih detail untuk aplikasi biochar untuk pengomposan baca disini. Sedangkan trend pemupukan di perkebunan sawit dengan aplikasi pupuk lepas lambat (slow release fertilizer) juga sangat relevan dengan biochar, untuk lebih detail baca disini. 

Target Replanting Kebun Sawit Indonesia 2026 dan Solusi Pemanfaatan Limbah Batang Sawit

Kondisi produktivitas sawit nasional Indonesia yang stagnan perlu solusi segera. Apabila kondisi ini tidak bisa segera ditangani maka pada masa-masa mendatang produktivitas sawit Indonesia bahkan akan menurun. Kondisi tersebut tidak diinginkan mengingat kebutuhan sawit sebagai bagian minyak nabati semakin meningkat termasuk penggunaan untuk biofuel yakni biodiesel. Pencanangan program biodiesel – B50 menuntut produkstivitas sawit tersebut. Tetapi juga ada pertanyaan kenapa harus sawit, apakah tidak ada tanaman lain yang bisa menghasilkan minyak dengan yield setara untuk produksi biodiesel tersebut ? Nyamplung adalah kandidat kuat untuk hal tersebut, lebih detail baca disini.

Pada sawit poduktivitas tersebut bisa ditingkatkan dengan cara penggunaan bibit unggul, peremajaan kebun / replanting dan intensifikasi lahan. Secara luas lahan, peremajaan / replanting kebun sawit dengan target idealnya yakni 5% per tahun sangat besar. Dengan luas lahan kebun sawit Indonesia 16,8 juta hektar saaat ini, itu berarti 0,84 juta hektar per tahun. Selain biaya yang dibutuhkan besar tetapi juga produksi limbah biomasa atau batang sawit yang dihasilkan juga sangat besar. Tentu itu potensi untuk industri berbasis bioekonomi atau sirkular ekonomi yang ramah lingkungan.  

Dengan luas kebun sawit Indonesia sekitar 16,8 juta hektar, 9 juta hektar dengan dikelola oleh perusahaan swasta, 550 ribu hektar dimiliki oleh perusahaan negara (PTPN), 6,1 juta hektar milik perkebunan rakyat atau petani kecil dan sisanya belum terverifikasi. Dan berdasarkan data Badan Pusat Statistik (2024), tercatat 10 provinsi di Indonesia dengan perkebunan sawit terluas berturut-turut yakni provinsi Riau dengan 3,49 juta ha, provinsi Kalimantan Tengah dengan 2,03 juta ha, provinsi Sumatera Utara dengan 2,01 juta ha, provinsi Kalimantan Barat dengan 1,82 juta ha, provinsi Sumatera Selatan dengan 1,40 juta ha, provinsi Kalimantan Timur dengan 1,32 juta ha, provinsi Jambi dengan 1,19 juta ha, provinsi Kalimantan Selatan 497,2 ribu ha, provinsi Aceh dengan 487,5 ribu ha, dan provinsi Sumatera Barat dengan 379,6 ribu ha. Dan total ada 26 provnsi di Indonesia sebagai sentra perkebunan sawit tersebut.  

Indutstri kelapa sawit sebagai salah satu industri strategis nasional mendapat banyak dukungan dari pemerintah termasuk PSR tetap menjadi program strategis nasional meski realisasinya belum mencapai target. Sumatera Selatan sebagai salah satu sentra perkebunan sawit nasional dan sekaligus tercatat realisasi PSR tertinggi. Realisasi PSR 2025 sekitar 40.000 hektar atau 33% (sepertiga) dari target 120.000 ha. Ada kenaikan tipis dibanding tahun 2024 yang hanya 31% dari target tahun tersebut. Khusus Sumatera Selatan sejak 2017 hingga 2025 telah melakukan peremajaan / replanting kebun sawit sekitar 75.000 ha kebun sawit rakyat. 

Tahun 2026 ini pemerintah menargetkan PSR nasional seluas 50.000 ha, angka jauh lebih realistis dibanding tahun-tahun sebelumnya dan provinsi Sumatera Selatan ditargetkan 5.750 ha. Dan sebenarnya dengan luasan lahan kebun sawit Indonesia, target 2024 dan 2025 yang mencapai 120.000 tersebut sangat rendah, apalagi tahun 2026 yang hanya 50.000 ha. Dengan kondisi tersebut maka upaya yang bisa digenjot untuk menaikkan produktivitas kelapa sawit nasional adalah dari penggunaan bibit unggul dan intensifikasi lahan. 

Selain itu masalah ganoderma bisa menyebabkan kematian pohon sawit. Ganoderma yang disebabkan infeksi jamur Ganoderma boninense menyerang melalui sistem perakaran kelapa sawit sehingga sistem transportasi nutrisi dan air terganggu. Prosesnya sangat perlahan dan baru terdeteksi ketika infeksi sudah parah yang tampak dari daun menguning, tajuk tanaman merunduk bahkan kematian tanaman. Limbah batang terinfeksi jamur ganoderma harus disingkirkan atau dimusnahkan dari kebun untuk pencegahan penularan lanjut. Seperti halnya limbah batang sawit dari perejamaan / replanting kebun sawit limbah ini juga harus dikelola dengan baik. 

Masalah limbah biomasa dari pohon sawit yang mencapai ribuan hektar juga menjadi tantangan tersendiri. Dengan volume pohon sawit tua yang sangat besar maka pemanfaatan menjadi produk yang bernilai tambah penting dilakukan. Dengan volume yang sangat besar tersebut maka pabrik atau industri pengolahan biomasa bisa didirikan dan beroperasi secara maksimal, tanpa khawatir kekurangan bahan baku. Produk-produk seperti pellet, briquette dan biochar dari limbah biomasa batang sawit tua tersebut. Batang sawit tua yang mati dan biasa ditinggal begitu saja di lahan semestinya dimanfaatkan untuk menjadi produk-produk yang bermanfaat dan bernilai tambah tersebut. 

Seperti pada diagram di atas bahwa potensi pemanfaatan limbah biomasa khususnya batang sawit sangat besar. Pada masa mendatang bioekonomi industrialisasi menjadi berbabagi produk-produk tersebut sangat mungkin dikembangkan. Jangan sampai limbah batang sawit hanya mencemari lingkungan dan malah menambah biaya bagi petani sawit, tetapi sebaliknya menjadi bahan baku industri yang menghasilkan keuntungan.   

Washed PKS untuk Dekarbonisasi Pabrik Besi dan Baja

Industri baja ini berkontribusi menyumbang CO2 sebanyak 8% secara global, setiap ton produksi baja menghasilkan emisi CO2 rata-rata sebanyak 1,85 ton dan dibanding pertambangan bijih besinya, produksi besi dan baja berkontribusi jauh lebih besar pada emisi CO2. Upaya dekarbonisasi industri baja dimulai dengan penggunaan energi terbarukan untuk peleburan / smelter-nya. Bahan bakar berbasis biomasa berupa arang yang memiliki nilai karbon tinggi bisa menggantikan penggunaan kokas yang berasal dari batubara. Dan penggunaan hidrogen dari sumber energi terbarukan menjadi target puncak dekarbonisasi pada industri baja tersebut.

Saat ini industri baja sebagian besar menggunakan batubara sebagai sumber energi atau reduktornya. Batubara tersebut diolah menjadi kokas dan digunakan pada tungku peleburan atau blast furnace. Diperkirakan sekitar 70% produksi baja dunia menggunakan blast furnace atau proses BF-BO, bahkan di China lebih dari 90% produksi baja menggunakan proses BF-BOF tersebut. Untuk mengurangi intensitas karbon maka digunakan bahan bakar gas atau gas alam sebagai bahan bakarnya. Penggunaan bahan bakar gas (BBG) berupa gas alam tersebut juga sebagai media transisi dan pada dasarnya karena berasal dari bahan bakar fossil maka juga merupakan bahan bakar karbon positif.

Hampir semua emisi CO2 pada sektor produksi baja berasal dari blast furnace (BF) untuk pemunrnian bijih besi (iron ore) menjadi crude iron atau pig iron. Tantangannya sangat besar yakni ada sekitar 1.850 pabrik baja di dunia dengan sekitar 1.000 pabrik tersebut menggunakan blast furnace, dengan produksi pig iron mencapai sekitar 1,5 milyar ton per tahun.

Penggunaan arang pada blast furnace selain menurunkan emisi karbondioksida (CO2), juga emisi sulfurdioksida (SO2) karena kandungan sulfur dari arang sangat rendah (sekitar 100 kali lebih rendah) dibandingkan kokas (coke). Begitu juga penggunaan batu kapur (limestone) akan berkurang sehingga produksi slag otomatis juga berkurang. Demikian juga membuat operasi blast furnace bersifat asam.

Penggunaan bahan bakar karbon berbasis biomasa (biocarbon) berupa arang memiliki efek lebih baik bagi iklim karena merupakan bahan bakar karbon netral. Selain itu secara teknis karena merupakan bahan bakar padat sama seperti kokas yang berasal dari batubara maka praktis tidak banyak bahkan tidak perlu perubahan atau modifikasi pada tungku peleburannya. Tetapi faktor ketersediaan arang berkualitas tinggi, volume besar dan suplai yang kontinyu masih menjadi kendala utamanya.

Hal ini sehingga penggunaan arang atau charcoal untuk menggantikan kokas dari batubara di blast furnace menjadi penting. Arang yang berasal dari biomasa adalah material terbarukan yang berkelanjutan sebagai reduktor atau bahan bakar di blast furnace sehingga dari reaksi kimia akan memisahkan atom oksigen dari atom besi dan ini akan mengemisikan CO2. Hal ini akan mengubah bijih besi (iron ore) (Fe2O3) menjadi crude (pig) iron. 

Tetapi bedanya karena sumber karbon sebagai reduktor atau bahan bakar.  blast furnace berasal dari sumber terbarukan dan berkelanjutan maka hal tersebut menjadi proses yang carbon neutral. Sedangkan apabila menggunakan kokas dari batubara karena berasal dari sumber fossil maka hal tersebut menjadi proses carbon positive. Demikian juga apabila menggunakan gas alam sebagai sumber karbon untuk reduktor atau bahan bakar di blast furnace tersebut, walaupun dikatakan less carbon intensity.  

Penggunaan arang atau material biocarbon untuk metalurgi atau pembuatan baja sebenarnya sudah pernah menjadi hal biasa pada beberapa waktu lalu. Pada era awal tahun 1900an produksi arang dunia mengalami masa kejayaannya dengan produksi lebih dari 500 ribu ton. Pada tahun 1940an produksi arang mengalami penurunan menjadi hampir ½ dari era awal 1900an yang diakibatkan material karbon lainnya yakni penggunaan kokas yang berasal dari batubara yang menggantikan arang atau material biocarbon pada pembuatan baja dan logam-logam lainnya.

Arang adalah bahan bakar dan reduktor yang berasal dari biomasa yang sangat potensial digunakan pada fase transisi tersebut. Cangkang sawit atau palm kernel shell (PKS) adalah bahan baku biomasa potensial untuk produksi arang tersebut. Kuantitas cangkang sawit juga mencapai jutaan ton sehingga pasokannya bisa diandalkan. Arang sebagai produk karbonisasi atau pirolisis biomasa memiliki nilai kalori tinggi, fixed carbon tinggi dan stabil. Tetapi selain itu ada faktor lain yakni ash chemistry yang mempengaruhi kualitas baja yang dihasilkan. Hal ini sedikit mirip dengan ash chemistry pada wood pellet dari kebun energi kaliandra ataupun gliricidia. 

Pada penggunaan untuk reduktor di blast furnace arang tersebut harus memiliki kandungan phospor rendah, sedangkan pada wood pellet dari kebun energi kaliandra ataupun gliricidia harus memiliki kandungan kalium/potassium yang rendah, demikian juga natrium/sodium dan klorin-nya. Pada wood pellet tersebut kandungan kalium/potasium, natrium/sodium dan klorin mempengaruhi kualitas wood pellet dan juga penggunaannya untuk pembangkit listrik. Pembangkit listrik berteknologi pulverized combustion yang banyak digunakan di dunia akan menolak apabila menggunakan wood pellet dengan kualitas tersebut. Demikian juga pada blast furnace juga akan menolak arang yang memiliki kandungan phospor tinggi. 

Untuk mendapatkan kualitas dengan kandungan phospor rendah tersebut maka cangkang sawit atau PKS harus dicuci dulu. Setelah pencucian kandungan phospor akan turun selanjutnya dikeringkan dan dipirolisis atau karbonisasi untuk menjadi arang cangkang sawit (PKSC = palm kernel shell charcoal). Demikian juga untuk wood pellet tersebut. Hanya bedanya pada produksi wood pellet tidak ada pirolisis atau karbonisasi tetapi setelah kekeringan dan ukuran partikel sesuai lalu pemadatan (biomass densification) dalam pelletiser.

Untuk produksi baja per ton dibutuhkan energi rata-rata 6.000 MJ (setara 50 kg hidrogen) atau setara 200 kg arang dan memerlukan bahan baku biomasa kayu sekitar 600-800 kg. Dengan nilai kalor yang hampir sama dengan biomasa kayu-kayuan maka hal tersebut juga setara dengan penggunaan PKS, yang merupakan limbah perkebunan atau agro industri.

Sementara permintaan untuk low-carbon steel meningkat dengan pesat karena industri-industri baja dan pemerintah seluruh dunia berkomitmen mengurangi emisi karbon dari bahan bakar fossil.  Penggunaan arang atau biocarbon ini pada blast furnace merupakan produksi low carbon steel tersebut, karena belum 100% produksi baja tersebut menggunakan energi terbarukan.  

Memaksimalkan Keuntungan Pabrik Sawit dengan Kogenerasi Pemanfaatan Tankos dan Export Cangkang Sawit

Sebagai sebuah perusahaan yang berorientasi profit, tentu memaksimalkan profit adalah hal yang wajar dan terus diupaykan. Selain dengan peningkatan efisiensi, hal lain yang bisa dilakukan adalah dengan inovasi sehingga menciptakan atau mengembangkan usaha baru. Apalagi jika inovasi dalam rangka penciptaan usaha / bisnis baru tersebut, juga menjadi solusi masalah lingkungan yakni pemanfaatan limbah biomasa pabrik sawit tersebut. Pada pabrik sawit pada umumnya limbah tandan kosong / EFB (empty fruit bunch) belum dimanfaatkan ataupun jika dimanfaatkan belum optimal atau masih ala kadarnya, seperti pengomposan tandan kosong / EFB tersebut. 

EFB atau tandan kosong sawit adalah limbah biomasa pabrik sawit yang jumlahnya sangat besar sekitar 22% tetapi umumnya belum dimanfaatkan dan hanya mencemari lingkungan. Dengan pemanfaatan EFB dengan kogenerasi tersebut selain akan mengatasi masalah limbah tandan kosong sawt tersebut maka juga akan dihasilkan panas atau energi untuk menggantikan penggunaan PKS / palm kernel shell sebagai bahan bakar boiler dan juga dihaslkan pupuk abu kalium / potassum organik yang berkualitas tinggi. 

Apabila PKS yang digunakan untuk bahan bakar boiler tersebut mencapai 50% maka dengan penggunaan teknologi tersebut berarti akan ada 50% PKS yang bisa direcovery atau diambil kembali atau 100% PKS bisa dijual atau diexport. Misalnya suatu pabrik sawit dalam kondisi biasa bisa menjual PKS sebanyak 3.000 ton/bulan maka dengan penggunaan teknologi tersebut pabrik sawit tersebut menjadi bisa menjual PKS sebanyak 6.000 ton/bulan. Tentu peningkatan pasokan PKS yang sangat signifikan.

Bahkan apabila diaplikasikan pada skala yang lebih besar / makro yakni di Indonesia dengan produksi CPO sekitar 50 juta ton/tahun maka produksi PKS sebenarnya adalah sekitar 12,5 juta ton/tahun. Tetapi dengan praktek pemanfaatan sebagai bahan bakar boiler selama ini katakan mencapai 50% dari produksi PKS maka sebenarnya jumlah PKS yang bisa dijual / export oleh pabrik sawit adalah 6,25 juta ton / tahun. Nah, dengan penggunaan teknologi tersebut atau pemasangan peralatan (kogenerasi tungku EFB) maka jumlah PKS yang bisa dijual / export akan mendekati atau sama dengan produksi PKS dalam neraca massa atau diagram di atas tersebut (tidak dikurangi dengan yang dibakar dalam boiler pabrik sawit). 

PKS atau cangkang sawit kebutuhannya semakin meningkat seiring dengan trend dekarbonisasi global. Dan bahkan PKS atau cangkang sawit ini adalah kompetitor utama wood pellet di pasar bahan bakar biomasa global. Pengguna PKS atau cangkang sawit besar berasal dari Jepang dan Eropa. Export PKS ke Jepang biasanya sekitar 10.000 ton/shipment dan kalau untukke Eropa biasanya minimal 30.000 ton/shipment karena jaraknya lebih jauh dan dengan handymax vessel atau bahkan panamax vessel. Kogenerasi tungku EFB (empty fruit bunch) dengan boiler pabrik sawit akan meningkatkan volume PKS atau cangkang sawit yang bisa dijual atau diexport. Implementasi inovasi teknologi ini selain fastest track dan practical, juga multi-benefits sehingga layak untuk dipertimbangkan. Dan bahkan ini akan bisa jadi trend bahkan standar operasional di pabrik-pabrik sawit di Indonesia yang jumahnya mencapai sekitar 1000 unit. 

OPT Briquette dan EFB Briquette untuk Konsumsi Boiler Biomasa Industri Kapasitas Menengah

Semakin berkembangnya bisnis utilitas yakni khuususnya penyeadiaan steam/kukus dan listrik untuk industri berbasis energi terbarukan khususnya biomasa maka kebutuhan akan bahan bakar biomasa semakin besar, lebih detail baca disini. Demikian juga apabila industri tersebut melalui unit utilitasnya untuk produksi steam dan listriknya berbasis bahan bakar biomasa tersebut. Selain bahan bakar biomasa, kualitas air sebagai bahan baku steam dan produksi listrik tersebut (dengan steam turbine)juga sangat penting dan harus menjadi perhatian. Kualitas air yang baik akan membuat performa optimum produksi steam dan listrik tersebut dan peralatan (boiler, heat exchanger, steam turbine dan cooling tower) tahan lama dan juga sebaliknya. Kualitas air yang baik ibarat darah yang sehat bagi tubuh kita sehingga seluruh organ bekerja optimal.

Limbah padat industri sawit adalah bahan baku potensial bahan bakar biomasa tersebut. Limbah padat tersebut adalah tandan kosong sawit / EFB (Empty Fruit Bunch) dan batang sawit / OPT (Oil Palm Trunk). Limbah tandan kosng sawit / EFB dihasilkan dari operasional pabrik sawit dengan prosesntase sekitar 22% dari tandan buah segar (TBS), sedangkan limbah batang sawit dihasilkan dari program replanting / peremajaan kebun sawit yang jumlahnya juga sangat berlimpah, untuk lebih detail baca disini. Pemanfaatan kedua limbah biomasa tersebut untuk produksi bahan bakar biomasa khususnya biomass briquette akan sangat bagus. Tetapi mengapa diolah menjadi briquette ? 

Keunggulan briquette dibandingkan pellet, selain secara teknis adalah skala bisnisnya. Secara teknis, produksi briquette mensyaratkan ukuran partikel lebih longgar, demikian juga kadar air. Konsumsi energi per ton produksi briquette juga lebih kecil dibandingkan dari produdsi pellet. Hal inilah sehingga produksi EFB briquette dan OPT briquette lebih cocok untuk sebuah pabrik sawit yang dikonsumsi oleh industri kapasitas menengah. Sebuah pabrik sawit dengan kapasitas 45 ton/jam TBS akan menghasilkan EFB sekitar 10 ton/jam, dengan operasinal pabrik sawit 20 jam/hari maka sehari akan dihasilkan sekitar 200 ton. Dengan kadar air sekitar 60% berarti setelah pengeringan akan dihasilkan sekitar 100 ton/hari (kadar air 10%) atau 2.500 ton/bulan. 

Demikian juga apabila menggunakan bahan baku limbah batang sawit / OPT yang tergantung pada rasio atau persentase lahan yang direplanting setiap tahunnya. Replanting sendiri adalah upaya untuk terus menjaga produktivitas perkebunan sawit itu sendiri, selain penggunaan bibit unggul dan intensifikasi, untuk lebih detail baca disini. Misalkan dengan luas lahan 10.000 hektar dan setiap tahun dilakukan replanting seluas 5% lahan atau 500 hektar. Dengan rata-rata setiap hektar kebun sawit terdiri 125 pohon dan setiap pohonnya memiliki rata-rata berat kering 0,4 ton, maka per hektar di dapat 50 ton berat kering biomasa. Dengan luasan 500 hektar berarti 25.000 biomasa batang sawit kering (kadar air 10%) setiap tahunnya atau bisa diolah menjadi OPT briquette dengan kapasitas sekitar 2.000 ton/bulan. 

Boiler biomasa sebagai alat pengguna produk biomass briquette (EFB briquette / OPT briquette) bisa menggunakan berbagai teknologi pembakaran seperti moving grate, stoker, reciprocating grate dan sebagainya. Pilihan tersebut tergantung pada biaya atau harga boiler tersebut dan juga tingkat efisiensi-nya. Dan selain bahan bakar biomasa tersebut untuk sejalan dengan program dekarbonisasi dan sustainibilty, air untuk operasional boiler yakni boiler feed water ataupun air pendingin bagi alat penukar panas (heat exchanger / condensor) sangat penting. Hal tersebut diibaratkan seperti darah bagi tubuh manusia sehingga apabila darahnya sehat maka semua organ akan berfungsi dengan baik dan optimal. Apabila darah kotor disirkulasikan ke seluruh tubuh, misalnya karena gagal ginjal, maka organ-organ tubuh juga otomatis akan rusak dan tidak lama manusia akan menemui kematiannya. 

Untuk menjaga kualitas air pada produksi steam melalui boiler, boiler feed water / demin water harus benar-benar sesuai dengan spesifikasi operasional boiler tersebut. Semakin tinggi tekanan boiler maka dibutuhkan kualitas air semakin tinggi atau air yang semakin murni. Dan apabila steam tersebut digunakan untuk produksi listrik maka setelah steam menggerakkan turbine maka steam perlu dikondensasikan dengan alat penukar panas (heat exchanger / condensor) sehingga berubah fase menjadi cair lagi dan masuk ke boiler lagi. Alat penukar panas tersebut membutuhkan air pendingin yang terus digunakan berulang kali, sehingga perlu cooling tower. Tidak hanya boiler feed water / demin water yang perlu memenuhi spesifikasi teknis yang dipersyaratkan, demikian juga air pendingin untuk kondenser ini. Dengan volume air disirkulasi hingga ribuan ton per jam dan beroperasi 24 jam per hari (sama seperti operasional boiler) di cooling tower tersebut maka sejumlah masalah air pada cooling tower perlu diatasi secara efektif dan efisien. Sejumlah masalah air yang terjadi pada cooling tower bisa dibaca disini. 

Selain untuk produksi listrik, demikian juga apabila steam tersebut digunakan untuk proses dalam pabrik tertentu. Apabila steam tersebut kemudian dikondensasikan lalu menjadi cair dan masuk ke boiler lagi, hal tersebut berarti membutuhkan cooling tower sama seperti pada produksi listrik di atas. Water treatment technology yang efisien dan ramah lingkungan sehingga tidak menghasilkan polusi sekunder dan mudah dalam operasional dan perawatan akan sejalan dengan visi dekarbonisasi dan sustainibility tersebut. Dan dengan visi dekarbonisasi dan sustainibilty akan semakin optimal atau semakin ideal pada unit utilitas tersebut yakni dengan penggunaan energi terbarukan berbasis biomasa dan penggunaan water treatment techology yang ramah lingkungan tersebut.     

Peran Biomasa dan Cooling Tower pada Green Hyperscale Data Center

Menjalankan operasi data besar membutuhkan listrik yang stabil dan tidak terputus serta pendinginan yang andal. Pembangkit listrik tenaga surya saja murah tetapi tidak stabil. Sifat intermittensi pembangkit listrik tenaga surya (sama seperti pembangkit listrik tenaga angin) akan menjadi hambatan sebagai sumber energi utama data center. Banyak energi dapat dihasilkan pada siang hari dan digunakan, tetapi energi yang tidak digunakan akan hilang begitu saja. Penyimpanan memungkinkan energi untuk digunakan kemudian, yakni misalnya untuk memenuhi kebutuhan selama periode permintaan tinggi, bukan hanya saat matahari bersinar. Hal inilah sehingga pembangkit listrik tenaga surya skala besar harus dipadukan dengan penyimpanan baterai. Energi bersih sekarang terkait erat dengan keandalan, waktu, dan perencanaan operasional, bukan hanya target emisi. Tetapi baterai kapasitas besar tersebut biayanya sangat mahal. 

 

Penggunaan bahan bakar biomasa untuk produksi listrik sebagai sumber energi data center akan menjadi kombinasi yang ideal dengan pembangkit listrik tenaga surya (panel surya) tersebut. Bahan bakar biomasa sebagai bahan bakar padat seperti batubara maka teknologi pembakaran untuk menghasilkan listrik juga sama. Bedanya bahan bakar biomasa adalah sumber energi terbarukan atau carbon neutral fuel, sedangkan batubara adalah bahan bakar fosil atau carbon positive fuel, Selain fasilitas pembangkit listrik biomasa, pembangkit listrik dari biogas juga bisa digunakan untuk mengatasi masalah intermittent pembangkit listrik tenaga surya (panel surya).  Hal ini karena fasilitas biomassa dan biogas menyediakan pembangkitan yang konsisten sepanjang tahun, menawarkan operator sistem kapasitas yang berharga dan dapat diatur yang dapat ditingkatkan atau diturunkan sesuai kebutuhan. 

Pendinginan yang handal bisa dilakukan dengan menggunakan cooling tower. Cooling tower adalah perangkat penukar panas secara evaporative cooling yang umum digunakan diberbagai industri pengolahan (kilang minyak, petrokimia, pulp and paper, tekstil dsb), maupun pembangkit listrik (batubara, gas, geothermal maupun biomasa). Faktor kunci berupa kualitas air sangat penting bagi operasional cooling tower tersebut, untuk lebih detail tentang berbagai masalah air pada cooling tower baca disini. Dengan cooling tower tersebut maka kebutuhan air untuk operasional data center bisa efisien karena air disirkulasi secara terus-menerus, bukan sekali pakai (once through system). Apalagi dengan water treatment technology menggunakan teknologi AOP (advanced oxidation process) untuk cooling tower water conditioner, maka selain hemat biaya juga ramah lingkungan karena tidak menghasilkan polusi sekunder dari aplikasinya.  

Masalah-Masalah Terkait Air pada Cooling Tower

Tetesan air lembut yang terus-menerus bisa membuat batu berlubang. Apalagi aliran air yang terus menerus, maka sedikit demi sedikit juga akan menggerus semua yang dilewatinya. Contoh lebih dramatis dan spektakuler adalah Grand Canyon di Arizona, Amerika Serikat. Apalagi kalau air yang dialirkan tersebut air panas maka akan lebih cepat air tersebut menggerus atau melarutkan padatan yang dilewatinya (leaching), dibandingkan air dingin. Pada saat air panas kembali ke cooling tower, air tersebut sudah penuh dengan padatan tersuspensi. Cooling tower sebagai alat untuk membuang panas, mengalirkan air panas dari bagian atas menara dan udara dingin dari lingkungan yang berkontak dengan air hangat tersebut mengambil panasnya. Sebagai akibat kontak tersebut maka air akan lebih dingin dan udara akan menjadi lebih hangat.  

Air panas tersebut juga cenderung bersifat korosif dan membentuk endapan. Hal itulah mengapa bahan-bahan yang digunakan untuk membangun cooling tower harus bahan yang tahan lama dan mampu menahan perbedaan suhu yang besar. Jenis kayu dan plastik tertentu bisa digunakan untuk bahan konstruksi cooling tower tersebut. Apabila kualitas bahan rendah, maka konstruksi cooling tower hanya akan berumur pendek, dan bahkan membahayakan. Ketika air panas memasuki cooling tower yang bercampur dengan padatan tersuspensi, sejumlah air tersebut mengalami penguapan dan meninggalkan padatan tersuspensi tersebut. Cairan yang kaya akan padatan tersuspensi tersebut terkonsentrasi di dalam bak, bagian bawah cooling tower. Seiring waktu, konsentrasi padatan tersuspensi ini meningkat hingga mencapai tingkat yang harus dikendalikan yakni dengan cara dikeluarkan dari sistem atau blowdown.  

Udara luar yang berkontak dengan air dari cooling tower tersebut mengandung debu atau partikel-partikel kecil dan juga mikroorganisme seperti berbagai bakteri, spora jamur dan ganggang / algae. Debu atau partikel-partikel kecil tersebut akan tersuspensi dan terakumulasi / terkonsentrasi membentuk endapan berupa lumpur atau kerak. Dengan adanya sinar matahari mikroorganisme seperti bakteri dan algae tersebut berfotosintesa sehingga berkembangbiak dan semakin banyak. Bahkan bakteri patogen seperti legionella bisa menyebabkan penyakit legionnaires. Lumpur dan algae tersebut akan mengotori dan menyumbat pipa-pipa penukar panas (heat exchanger tubes)  serta mempercepat korosi pipa tersebut. 

Pada alat penukar panas (heat exhanger) tersebut jika ketebalan kerak (scale) 0,3 mm diperkirakan terjadi kehilangan panas / energy (heat / energy loss) 10% dan jika ketebalan kerak (scale) 0,6 mm diperkirakan terjadi kehilangan panas / energy (heat / energy loss) 23%.  Dan secara umum, pengotoran (fouling) menyebabkan kehilangan energi/panas tahunan sekitar 15%, sehingga memerlukan perawatan dan penggantian pipa setiap 3–5 tahun. Jika tidak ditangani dengan baik, kehilangan panas/energi akibat pengotoran (fouling) dapat mencapai hingga 70% setelah lima tahun. Jamur dan bakteri akan menyebabkan pembusukan / pelapukan kayu sehingga rapuh dan hancur. Demikian juga reaksi oksidasi pada permukaan logam, karena logam-logam tersebut melepas elektron atau menangkap oksigen, sehingga menyebabkan korosi pada logam tersebut. Korosi pada logam membuat logam menjadi semakin habis terkikis, rapuh dan hancur. 

Untuk menjaga kualitas air dari berbagai pengotor cooling tower yang volumenya hingga ribuan ton/jam dan beroperasi 24 jam per hari, tentu bukan sederhana. Hanya dengan menjaga kualitas air tersebut maka kinerja dan masa pakai cooling tower bisa sesuai target rancangannya. Penggunaan teknologi yang efektif, efisien dan ramah lingkungan adalah opsi terbaik. Teknologi AOP (Advanced Oxidation Process) adalah inovasi untuk berbagai problem tersebut. Pendekatan teknologi ini mengatasi berbagai masalah air pada cooling tower tersebut secara efektif, efisien dan ramah lingkungan, sebagai contoh di dalam sel alga, ion dari  AOP (Advanced Oxidation Process) menyerang gugus sulfida yang terkandung dalam asam amino sisa protein yang terlibat dalam fotosintesis. Akibatnya, fotosintesis terhambat, dan sel-sel tersebut larut atau hancur. Jika sel algae dan mikroba tetap ada, pertumbuhan kembali sel tersebut terhambat oleh ion AOP yang ada di dalam air, sehingga mencegah perkembangbiakan alga. Selama proses ini, bakteri juga mati atau menjadi tidak aktif. 

Contoh kedua yakni pada mekanisme pencegahan karat pipa. Besi (Fe) kehilangan elektron sesuai dengan reaksi oksidasi dan membentuk karat.Namun, ketika material AOP berpartisipasi dalam reaksi ini dan melepaskan elektron terlebih dahulu, besi dicegah melepaskan elektron, sehingga menekan pembentukan karat. Besi berkarat diubah menjadi karat hitam melalui reaksi AOP, membentuk lapisan (film) oksida padat yang mencegah korosi lebih lanjut dan melindungi pipa dan struktur.

Dan contoh ketiga yakni mekanisme pencegahan kerak (scale). Saat air melewati sistem AOP, ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg)—komponen penyebab kesadahan—dihilangkan melalui kristalisasi dalam fase cair, sehingga air menjadi lunak. Partikel kalsium karbonat yang dihasilkan tidak dapat menempel pada pipa. Dalam air sadah yang mengandung ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg), struktur kerak seperti jarum biasanya terbentuk dan menempel pada dinding pipa. Melalui treatment AOP, ion pembentuk kerak mengalami pertumbuhan partikel dalam fase cair, membentuk partikel bulat dengan ukuran mulai dari beberapa mikrometer hingga puluhan mikrometer. 

Menurut rumus Gibbs–Kelvin, energi bebas volumetriknya berkurang dan daya rekat hilang, sehingga mencegah menempel pada dinding pipa. Kerak (scale) akan terakumulasi di dasar bak (basin) dan dikeluarkan dengan mekanisme blowdown. Selain itu teknologi AOP ini juga akan menghilangkan kerak (scale) yang sudah terlajur menempel pada pipa (scale removal existing pipes) dan juga efek sterilisasi yang juga sangat penting bagi kualitas air cooling tower tersebut seperti menghindari pembusukan / pelapukan kayu dan membunuh bakteri patogen, kedua aspek ini insyaallah akan dijelaskan pada kesempatan lain. 

Untuk mengukur kinerja cooling tower berdasarkan masalah yang dihadapi dan solusi yang dilakukan sejumlah parameter digunakan. Parameter tersebut antara lain:   
• pH air
• Total padatan terlarut (TDS)
• Daftar periksa peralatan menara
• Filter dan saringan
• Suhu bola basah (wet bulb temperature) dan kelembaban (humidity)

Sedangkan terkait keselamatan (safety) pada cooling tower juga merupakan hal penting dan perlu diperhatikan. Sejumlah hal tersebut adalah : 
• Bahan tambahan kimia (jika menggunakannya dan belum dengan teknologi AOP)
• Peralatan berputar (rotating equipment)
• Bahaya air panas
• Bekerja di ketinggian
• Bekerja dengan aman di atas cooling tower.
• Kegagalan peralatan (equipment failures) 
• Korosi logam dan pembusukan/pelapukan kayu

Pemakaian cooling tower bisa dikatakan sebagai peralatan penting dan mendasar untuk operasional industri pada umumnya. Mulai dari pembangkit listrik baik yang masih menggunakan energi fossil, cofiring maupun pembangkit listrik biomasa hingga pembangkit listrik panas bumi/ geothermal, data center, industri kimia, industri biorefinery, industri petrokimia, industri besi dan baja, industri makanan, industri farmasi, industri tekstil, industri pulp and paper dan sebagainya. Terkait era dekarbonisasi dan keberlanjutan / sustainibility penggunaan energi terbarukan seperti biomasa termasuk wood pellet dan palm kernel shell/PKS sebagai bagian dari carbon neutral fuel atau carbon negative seperti carbon capture and storage (CCS) hingga biochar,  tentu saja teknologi yang ramah lingkungan apalagi mudah dalam operasional, biaya investasi terjangkau hingga repair-maintenance, akan menjadi pilihan bagi industri-industri tersebut, seperti teknologi AOP untuk pengkondisian air pada cooling tower sehingga memberikan penghematan yang signifikan.