Industrial Wood Briquette Menjadi Alternatif Antara Wood Chip dan Wood Pellet

Bahan bakar biomasa adalah bahan bakar atau energi terbarukan yang saat ini posisinya sebagai salah satu bahan bakar atau energi alternatif. Tetapi seiring kesadaran akan berbagai masalah iklim maka penggunaan energi alternatif dari biomasa semakin meningkat dari waktu ke waktu. Trend dekarbonisasi sebagai respon terhadap masalah iklim tersebut  merambah ke semua lini kehidupan termasuk sektor industri. Sebagai industri yang berorientasi profit tentu saja upaya memaksimalkan menjadi perhatian utama termasuk dalam pemakaian bahan bakar alternatif tersebut. Ada aneka tipe bahan bakar yang bisa diproduksi dari biomasa dan khususnya untuk bahan bakar padat antara lain wood chip, wood pellet dan wood briquette. Karakteristik bahan bakar tersebut ada sedikit perbedaan antara satu dan lainnya termasuk juga biaya produksinya. Perlu melihat lebih teliti dan mendalam sehingga bisa mendapatkan bahan bakar biomasa terbaik sesuai tujuan industri tersebut.  

Industrial wood briquette adalah wood briquette yang diproduksi dengan mechanical piston press. Hal ini berbeda dengan briquette yang diproduksi dengan hidrolik dan extruder. Industrial briquette bisa diproduksi dalam jumlah besar dengan biaya lebih murah dibandingkan briquette yang diproduksi dengan hidrolik maupun extruder. Dan apabila dibandingkan dengan wood pellet maka industrial wood briquette ini juga lebih murah biaya produksinya. Tetapi tentu saja biaya produksi lebih mahal dibandingkan wood chip. Wood chip bisa dikatakan sebagai bahan bakar biomasa paling mudah dan murah untuk diproduksi. 

Hal tersebut menempatkan industrial wood briquette menempatkan posisinya diantara wood chip dan wood pellet ataupun briquette tipe hidrolik dan extruder. Sebagai produk pemadatan biomasa (biomass densification) industrial wood briquette juga menjadi lebih ekonomis untuk transport jarak jauh. Selain itu sejumlah boiler industri juga sudah dirancang khusus untuk bisa menggunakan bahan bakar industrial wood briquette ini bahkan secara automatic feeding. Faktor lain seperti keseragaman bentuk, ukuran bisa bervariasi dan kadar air rendah adalah keunggulan-keunggulan lain dari industrial wood briquette ini.

Para pengguna boiler di industri bahkan PLTU bisa mempertimbangkan penggunaaan industrial wood briquette ini. Apalagi untuk perusahaan-perusahaan yang bergerak pada utilitas industri seperti penyedia kukus (steam) bagi industri-industri pengolahan sehingga operasional dan perawatan boiler termasuk penggunaan bahan bakar biomasanya menjadi tanggungjawab perusahaan tersebut. Dengan kontrak penyediaan kukus (steam) jangka panjang misalnya berkisar 5-10 tahun maka penyediaan bahan bakar biomasa berupa industrial wood briquette dalam jangka waktu tersebut juga sangat penting. Selain faktor ketersediaan bahan baku yang mencukupi, legal dan berkelanjutan, aspek kehandalan mesin produksi industrial wood briquette tidak bisa dikesampingkan. 

Studi Kasus India : Prioritas Produksi Biomass Pellet Daripada Biomass Briquette

Terdapat puluhan produsen mesin briket biomasa (biomass briquette) di India dan hampir semua produsen mesin tersebut menggunakan teknologi press mekanik (mechanical press) untuk produksi briket tersebut. Dengan teknologi tersebut briket akan terbentuk karena press mekanik seperti pukulan yang dilakukan berulang kali setiap menit (sekitar 220 pukulan/strokes per menit). Industri produsen mesin briket ini juga telah ada puluhan tahun di India sehingga produk briket biomasa (biomass briquette) juga telah dikenal luas di India. Secara teknologi sebenarnya ada 2 teknologi lain untuk produksi briket biomasa (biomass briquette) tersebut yakni screw press dan hydraulic press. Berdasarkan teknologi produksi briket tersebut output produk briketnya juga ada sedikit perbedaan, untuk lebih detail baca disini.

Pemerintah India mencanangkan program dekarbonisasi pada pembangkit-pembangkit listrik batubara mereka, belum lama ini, yakni pada 8 Oktober 2021 yang memerintahkan penggunnaan pellet biomasa (biomass pellet) 5% hingga 10% untuk cofiring pada semua pembangkit listrik dan mulai berlaku pada Oktober 2022 atau satu tahun saja target waktu yang dicanangkan. Misalkan pada tahap awal pemerintah India menargetkan 5% saja untuk rasio cofiring pada pembangkit listrik batubara mereka, dimana angka 5% tersebut apabila diterjemakan ke produksi biomass pellet akan mencapai sekitar 50 juta ton biomass pellet per tahunnya. Jumlah yang sangat besar apalagi dengan target waktu yang sangat pendek tersebut. Dan dengan rasio cofiring 5% maka pembangkit listrik batubara juga tidak perlu melakukan modifikasi peralatannya walaupun biomass pellet yang digunakan berasal dari limbah-limbah pertanian, yang kualitasnya dibawah biomasa kayu-kayuan.

Dengan jumlah pembangkit listriknya mencapai sekitar 900 unit dengan konsumsi rata-rata 50 ribu ton biomass pellet per tahun tersebut atau total hampir 50 juta ton per tahun, sehingga pabrik biomass pellet berkapasitas sekitar 5 ribu ton/bulan sepertinya akan cocok, dan bahkan apabila setiap pabrik menyuplai satu pembangkit listrik maka kebutuhan pabrik biomass pellet juga akan sama seperti jumlah pembangkit listriknya yakni 900 unit. Sangat banyak.   

Produksi briket biomasa (biomass briquette) atau pellet biomasa (biomass pellet)?
Di India biomass briquette memang lebih populer dibandingkan biomass pellet, tetapi untuk level dunia pellet jauh lebih populer dibandingkan briquette, bahkan pada tahun 2021 saja, kebutuhan pellet untuk pembangkit listrik global diperkirakan telah mencapai 23 juta ton. Selain itu produksi atau pabrik pellet pada umumnya juga lebih besar dibandingkan dengan pabrik briket. Pabrik pellet dengan kapasitas 5 ribu ton atau bahkan 10 ribu ton per bulan banyak ditemukan, sedangkan untuk briket sangat jarang pabrik briket biomasa memiliki kapasitas seperti pellet di atas. Pelletiser untuk produksi pellet untuk kapasitas komersial memiliki kapasitas 3 ton/jam bahkan lebih, sedangkan mesin briket pada umumnya kurang dari 2,5 ton per jam, bahkan untuk tipe screw press kapasitas mesin rata-rata hanya 300 kg/jam saja. Secara teknis walaupun sama-sama produk dari teknologi pemadatan biomasa (biomass densification) dengan pembedanya ukuran briket lebih besar dibandingkan pellet, produksi briket pada lebih mudah dibandingkan pellet.  

Daya dorong dari sisi bisnis membuat produksi biomass pellet menjadi lebih menarik terutama karena kebutuhannya sebagai bahan bakar cofiring pada pembangkit listrik batubara sebagai bagian dari program dekarbonisasi tersebut. Kebutuhan biomass pellet tersebut bisa menjadi penggerak produksi biomass pellet atau secara umum yakni roda ekonomi diberbagai daerah . Program tersebut seharusnya juga mampu memberi tiga keuntungan sekaligus, yakni keuntungan secara lingkungan, sosial dan ekonomi. Selain itu karena produk briket penggunaannya terutama untuk boiler di industri, sedangkan pellet untuk pembangkit listrik, maka keduanya juga memiliki segmen pasar tersendiri sehingga membuatnya tidak terjadi kompetisi pasar.

Bagaimana Dengan Industri Produsen Mesin Briket?
Puluhan industri produsen mesin biomass briquette saat ini seharusnya melihat hal ini sebagai peluang sehingga bisa meresponnya. Industri-industri tersebut bisa beradaptasi dengan membuat lini usaha baru yakni membantu pembuatan pabrik biomass pellet. Secara teknis lini produksi biomass briquette dengan biomass pellet juga memiliki banyak kesamaan (sama-sama menggunakan teknologi biomass densification) dengan perbedaan utama yakni pada pelletiser dan briquetter. Sejumlah peralatan yang telah bisa dibuat sendiri akan mengurangi mesin import. Pelletiser hampir bisa dipastikan dari import sehingga pemilihan pelletiser sebagai jantung proses produksi pellet harus yang berkualitas sehingga akan membuat target produksi pellet bisa tercapai. Pada produksi pellet kapasitas besar banyak yang sejumlah peralatannya berasal dari sejumlah penyedia, seperti umum terjadi pada pabrik wood pellet dengan penjelasan lebih detail disini.  

Pada jangka panjangnya adalah meminimalisir belanja import bahkan bisa 100% bisa dibuat atau difabrikasi juga sendiri. Upaya ini biasanya akan memakan waktu lebih lama karena kompleksitas pelletiser lebih tinggi dibandingkan briquetter. Industri-industri produsen mesin briket tersebut juga bisa bekerjasama dengan pabrikan-pabrikan mesin di Eropa yang lebih berpengalaman dan teruji dengan produksi pellet tersebut sebagai upaya juga untuk mempercepat transfer teknologi tersebut. Dalam waktu satu tahun seperti target yang dicanangkan, maka sangat sulit hal ini dilakukan, sehingga upaya praktisnya adalah membeli 100% complete line dari vendor yang teruji, atau memilah sejumlah peralatan yang telah bisa diproduksi sendiri seperti di atas dan secara bertahap mensubtitusi peralatan import tersebut. Hal ini karena mencapai target produksi untuk upaya dekarbonisasi tersebut lebih diprioritaskan.

Kesimpulannya dengan saat ini India harus berupaya semaksimal mungkin mempercepat pembangunan pabrik-pabrik biomass pellet untuk mencapai target tersebut. Bagaimanapun juga waktu 1 tahun untuk mencapai target tersebut sangat berat. Dengan kondisi tersebut dalam beberapa waktu mendatang bisa jadi pembangkit-pembangkit listrik di India akan mengimport bahan bakar biomasa seperti wood pellet dan PKS (palm kernel shell) untuk memenuhi kebutuhannya. Dengan rasio cofiring yang direncanakan yakni target terendahnya sebesar 5% saja maka kebutuhan biomass pellet mencapai sekitar 50 juta ton, andaikan 2% saja kebutuhan bahan bakar biomasa itu dari import baik PKS dan / atau wood pellet maka akan mencapai 1 juta ton, jumlah yang tetap masih cukup besar.

Estimasi Peningkatan Produksi Biogas POME di Indonesia dan Malaysia dengan Penambahan Briket Biomasa

 

Hal penting yang perlu dilakukan untuk mengimplementasikan suatu penelitian pada unit komersial adalah sisi teknis dan ekonomi. Suatu produk penelitian yang telah teruji secara teknis perlu dievaluasi pada sisi ekonominya. Hal tersebut karena pada unit komersial aspek keekonomian menjadi pertimbangan utama untuk implementasi suatu teknologi tertentu. Suatu teknologi yang diimplentasikan dengan maksud meningkatkan performa unit komersial tersebut tetapi tidak memberi keuntungan ekonomi pada umumnya tidak akan banyak yang tertarik. Demikian juga sebaliknya. Seberapa keuntungan ekonomi yang bisa didapat dari implementasi teknologi tersebut ? Apakah sepadan (worth it) dengan upaya yang telah dilakukan ? Kedua pertanyaan tersebut akan menjadi pertimbangan berikutnya.

 Pada unit biogas (yang sebagian besar untuk produksi listrik) juga berlaku kaidah di atas. Dan khususnya unit biogas di Indonesia dan Malaysia sebagai produsen CPO (crude palm oil) terbesar di dunia maka unit biogas POME atau limbah cair pabrik sawit banyak dibangun sebagai sarana mengatasi masalah limbah cair dan juga produksi energi khususnya listrik. Puluhan bahkan ratusan unit biogas POME telah dibangun di Indonesia dan Malaysia, tetapi jumlah itupun belum sebanding dengan jumlah pabrik sawit di Indonesia dan Malaysia yang telah mencapai ribuan. Dan lebih khusus jumlah unit biogas POME di Indonesia lebih sedikit atau prosentase lebih kecil dibandingkan pabrik sawitnya dibandingkan di Malaysia. Mengapa hal tersebut terjadi ? Untuk lebih detail bisa dibaca disini.

Sterilisasi / steamming di pabrik sawit

Dan karena produk akhir komersial dari unit biogas komersial tersebut adalah listrik maka harga listrik akan sangat berpengaruh pada operasional unit biogas tersebut. Penelitian yang dilakukan di universitas Aarhus di Denmark bahwa briket biomasa bisa meningkatkan produksi biogas secara signifikan yakni setiap 1 ton briket jerami yang ditambahkan telah menambah produksi biogas rata-rata sebesar 400 meter kubik. Dengan nilai kalori biogas sekitar 4500 kcal/m3 maka setiap ton penambahan briket jerami akan menambah kalori sebesar 1.800.000 kcal dalam bentuk biogas. untuk lebih detail bisa dibaca disini. Pada kasus biogas POME apabila tandan kosong sawit (EFB = empty fruit bunch) digunakan untuk bahan baku briket bisa jadi peningkatan produk biogas yang dihasilkan lebih banyak. Hal tersebut karena tandan kosong sawit telah mengalami proses sterilisasi (steamming) sehingga pori-pori biomasa tersebut lebih terbuka sehingga luas permukaan (surface area) lebih besar. Pembriketan tandan kosong sawit tersebut juga akan semakin memperluas permukaan biomasa tersebut sehingga proses fermentasi anaerob semakin sempurna dan produk biogas semakin banyak.

Dengan asumsi harga listrik per kwh di Malaysia dari biogas yakni 0,49 RM (Rp 1.715) dan di Indonesia Rp 1000, dengan peningkatan biogas dihasilkan tersebut diatas maka di Malaysia lebih menarik dan memberi keuntungan. Walaupun demikian peningkatan produksi biogas tersebut juga telah menghasilkan keuntungan menarik apabila diaplikasikan, baik di Indonesia maupun Malaysia. Estimasi dengan asumsi kapasitas reaktor biogas 150.000 ton dan dengan penambahan briket biomasa sebanyak 15.000 ton (maksimal 10% dari volume reaktor) telah memberi keuntungan hampir 27 milyar rupiah (aplikasi di Indonesia) dan 14 juta ringgit Malaysia (aplikasi di Malaysia). Dengan kondisi tersebut sebenarnya sangat menarik untuk mengimplentasikan riset tersebut pada pembangkit-pembangkit listrik biogas POME di Indonesia dan Malaysia. Selain mengurangi limbah padat industri kelapa sawit, peningkatan produksi biogas yang sebanding dengan produksi listriknya akan memberi keuntungan yang menarik bagi industri kelapa sawit tersebut.    

Meningkatkan Produksi Biogas Dengan Briket Biomasa

 

Seperti halnya arang aktif yang memiliki pori-pori jauh lebih banyak dibandingkan arang biasa, atau satu sendok arang aktif diperkirakan memiliki luas permukaan seperti luasnya lapangan bola. Dengan luasnya permukaan tersebut maka arang aktif dapat menjerap (adsorpsi) molekul-molekul jauh lebih banyak dengan dibandingkan arang biasa. Hal itulah yang memubuat arang aktif (activated carbon) digunakan oleh banyak industri, untuk lebih detail bisa dibaca disini. Proses aktivasi adalah proses untuk membuat atau membuka pori-pori arang sehingga memiliki luas permukaan yang besar. Demikian juga dengan proses pembriketan biomasa, akibat tekanan kuat dan suhu tinggi dari proses pembriketan dengan press mekanik maka pori-pori mikro dari biomasa akan terbuka. Terbukanya pori-pori biomasa tersebut akan meningkatkan daya penjerapannya. Ternyata menurut penelitian di Universitas Aarhus Denmark penggunaan briket biomasa khususnya briket jerami telah mampu meningkatkan produksi biogas secara signifikan. Setiap 1 ton briket jerami yang ditambahkan telah menambah produksi biogas rata-rata sebesar 400 meter kubik. Dengan nilai kalori biogas sekitar 4500 kcal/m3 maka setiap ton penambahan briket jerami akan menambah kalori sebesar 1.800.000 kcal dalam bentuk biogas.

Penelitian tersebut dilakukan pada unit biogas jenis reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) sehingga upaya memaksimalkan campuran substrate dari biogas dilakukan secara mekanik. RATB untuk produksi biogas juga masih jarang ditemui di Indonesia dan kawasan Asia Tenggara saat ini, tetapi umum di Eropa. Penambahan briket ke dalam reaktor biogas tersebut juga berarti menambah bahan organik sebagai bahan baku produksi biogas. Tetapi dengan bentuk briket tersebut yang memiliki kemampuan menjerap air jauh lebih banyak atau 10 kali lipat dari jerami curah tanpa dibriket yang mengakibatkan mikroba juga jauh lebih banyak melakukan penetrasi melalui pori-pori mikro briket jerami tersebut akibatnya proses fermentasi semakin sempurna. Berdasarkan percobaan tersebut bahwa produksi biogas mencapai tingkat optimum pada penambahan 10% briket jerami terhadap volume reaktor. Penambahan briket jerami hingga 10% tersebut ternyata juga tidak mengganggu kinerja motor pengaduk dan briket jerami tersebut karena pori-pori mikronya menjerap air secara maksimal juga tidak membuat material mengambang yang menutup permukaan dalam reaktor tersebut. 

Bagi pabrik-pabrik biogas di Indonesia khususnya Asia Tenggara pada umumnya khususnya yang menggunakan RATB untuk produksi biogas tentu saja hal tersebut di atas bisa sebagai referensi dan panduan untuk uji coba meningkatkan produksi biogas dengan penambahan briket biomasa. Pada kasus di atas jerami yang digunakan di Denmark menggunakan jerami dari tanaman gandum karena memang melimpah ketersediaannya di sana, sedangkan di Indonesia dan Asia Tenggara jerami dari tanaman padi banyak tersedia. Sifat-sifat jerami gandum dan jerami padi banyak kemiripannya sehingga diprediksi juga akan menghasilkan volume biogas yang hampir sama. Tetapi jika unit biogas tersebut misalnya di pabrik-pabrik sawit maka sumber biomasa seperti mesocarp fiber, tandan kosong dan daun sawit bisa digunakan sebagai bahan baku briket tersebut. Unit biogas yang umum digunakan di pabrik-pabrik sawit di Indonesia dan Asia Tenggara dengan menggunakan bahan baku limbah cair pabrik sawit adalah covered lagoon yang tidak dilengkapi pengaduk. Untuk jenis reaktor seperti ini salah satu upaya meningkatkan produksi biogas adalah dengan dengan membuat kondisi operasinya thermophilic. Panas dari pembangkit listrik biogas bisa dimanfaatkan untuk mencapai suhu tersebut. Apakah briket biomasa bisa meningkatkan produksi biogas pada jenis reaktor covered lagoon? Jawabannya masih butuh penelitian lebih lanjut.