Kebutuhan Biochar untuk Industri Besi dan Baja

Seiring perkembangan kesadaran tentang perubahan iklim dan pemanasan global serta target kesepakatan Paris dan Net Zero Emission (NZE) 2050 dengan dekarbonisasi, maka pemanfaatan biomasa menjadi produk-produk biocarbon semakin meningkat. Dan khususnya pada industri besi dan baja, proyeksi kebutuhannya sangat besar, sedangkan suplainya masih sangat terbatas. Hal ini mendorong sejumlah perusahaan besar melakukan investasi untuk produksi biocarbon khususnya biochar / biocoke dalam kapasitas besar. 

 

Produksi kapasitas besar tersebut tentu saja membutuhkan bahan baku biomasa yang berlimpah. Dan khusus di Indonesia, produksi biocoke / biochar dari PKS (palm kernel shell) atau cangkang sawit dikabarkan sudah dimulai tahun lalu. PKS tersebut dipilih karena merupakan limbah biomasa yang tersedia dalam jumlah besar yang dihasilkan dari pabrik sawit. Diperkirakan produksi PKS dan pabrik sawit di Indonesia adalah sekitar 12,5 juta ton/tahun tetapi karena sebagian PKS tersebut digunakan untuk bahan bakar boiler sehingga diperkirakan jumlah PKS yang bisa digunakan atau sisa dari bahan bakar boiler tersebut sekitar 6,25 juta ton / tahun. Dan untuk meningkatkan suplai PKS dari pabrik sawit bisa dilakukan dengan kogenerasi tandan kosong / EFB (empty fruit bunch), untuk lebih detail baca disini.

Selain dari PKS tersebut, produksi biocoke / biochar dan bahkan black pellet (torrified pellet) juga dilakukan dengan bahan baku dari kayu kebun energi. Kebun energi dengan tanaman rotasi cepat seperti kaliandra dan gliricidia sangat potensial diposisikan untuk menghasilkan bahan baku berupa kayu tersebut. Saat ini yang telah dilakukan adalah produksi wood pellet (white pellet) dari kayu kebun energi tersebut. Lebih lanjut untuk pilihan penggunaan kayu kebun energi lebih baik untuk wood pellet (white pellet) atau biocoke / biochar / charcoal lebih detail baca disini.  

Biocoke / biochar / charcoal penggunaannya untuk industri besi dan baja sebagai pengganti kokas yang berasal dari batubara pada blast furnace, sedangkan wood pellet (white pellet) dan torrified pellet (black pellet) digunakan pada pembangkit listrik baik dengan cofiring maupun fulfiring. Selain nilai kalor lebih besar (sekitar 20% dari wood pellet (white pellet)), torrefied pellet (black pellet), juga bersifat hidropobik sehingga bisa disimpan di lapangan terbuka (outdoor) seperti batubara.

Di era saat ini penggunaan arang biocoke / biochar /charcoal untuk menggantikan kokas dari batubara di blast furnace menjadi penting. Biocoke / biochar /charcoal 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 yang merupakan bahan bakar fossil sebagai sumber karbon untuk reduktor atau bahan bakar di blast furnace tersebut, walaupun dikatakan less carbon intensity. 

EFB Pellet Potensi Besar Indonesia dan Malaysia yang Siap Di-Monetize

Tandan kosong sawit / EFB adalah limbah padat dari pabrik sawit yang jumlahnya paling banyak. Upaya pemanfaatannya juga telah banyak menjadi perhatian orang. Dengan volume limbah yang dihasilkan hingga ratusan ton setiap harinya tentunya menjadi tantangan tersendiri tetapi sekaligus peluang menarik. Pertimbangan besarnya investasi dan keuntungan yang didapat adalah pertimbangan utama. Produksi EFB pellet menjadi salah satu opsi menarik karena kebutuhan bahan bakar biomasa sebagai upaya dekarbonisasi, bahan bakar terbarukan, dan bahan bakar carbon neutral untuk mencapai Nett Zero Emission (NZE) Indonesia pada 2060.

Populasi kebun sawit yang tersebar di seluruh dunia, dengan Indonesia dan Malaysia berada diurutan pertama dan kedua, menjadikan pengolahan material ini sangat menarik. Cukup banyak perusahaan mesin telah berfokus pada pengolahan tandan kosong terutama size reduction dan pressing, tetapi belum banyak perusahaan yang fokus hingga produksi EFB pellet atau pellet tandan kosongnya. Hal ini karena karakteristik tandan kosong sawit yang banyak mengandung serat kasar lebih sulit diolah dibandingkan material kayu seperti sawdust ataupun biomasa limbah-limbah pertanian lainnya. 

Pemilihan penyedia mesin produksi yang tepat yakni handal dan berpengalaman menjadi salah satu kunci suksesnya. Perfomance guarantee seperti target kualitas dan kuantitas yang disepakati serta ketepatan waktu pembuatan mesin, instalasi, komisioning dan produksi adalah indikator kehandalan perusahaan penyedia mesin tersebut. Rekam jejak pengalaman juga menjadi pertimbangan penting lainnya. Selain itu masalah kandungan potassium /kalium yang tinggi dari tandan kosong / EFB ini menjadi masalah tersendiri untuk menghasilkan bahan bakar yang boiler friendly khususnya pada penggunaa pulverized combustion, yang biasa digunakan pada pembangkit listrik. 

Dan dengan semakin banyaknya perusahaan yang produksi EFB pellet maka akan terjadi kompetisi penyediaan bahan baku tandan kosongnya, seperti PLN EPI (Energi Primer Indonesia) yang menandatangani Memorandum of Understanding (MoU) dengan PT Biomassa Energi Group (BEG) dan G7 Group SP.Z.O.O asal Polandia yang dikembangkan bersama akan mulai beroperasi pada Februari 2026, dengan target produksi awal sebesar 120 ribu ton per tahun, dan akan diikuti oleh lima pabrik tambahan dengan kapasitas serupa atau lebih besar, lebih detail baca disini. 

Green Economy Pada Industri Semen Bagian 8 : Sebuah Pendekatan Komprehensif dan Peran Biomasa

Upaya-upaya mengurangi atau menurunkan CO2 di industri semen terus berkembang dengan berbagai metode untuk mencapai target yang memadai. Target global adalah mencapai Net-Zero Emission pada 2050 sedangkan target antara tergantung lebih spesifik pada industri semen itu sendiri, misalnya ada industri semen yang mentargetkan menurunkan emisinya sebesar 35% dengan baseline tahun 1990 pada tahun 2025 dan selanjutnya menjadi lebih dari 40% pada 2030. Hal tersebut secara praktis bisa diterjemahkan menjadi pengurangan emisi CO2 pada produksi semen dari sekitar 800 kg CO2/ton semen, menjadu 520 kg/ton semen pada 2025 dan kurang dai 475 kg / ton semen pada 2030. Untuk mencapai target tersebut industri terebut harus membuat roadmap yang mengacu pada solusi iklim terkini di industri semen ini, sehingga lebih mudah pencapaiannya dengan berbasis sains (Science-Based Targets / SBT). 

Walaupun motivasi untuk menurunkan emisi CO2 hampir sama di seluruh dunia, tetapi perkembangannya tidak semua sama di berbagai kawasan. Eropa adalah kawasan tercepat karena kesiapannya yang didukung sejumlah faktor, antara lain :
• Peraturan yang memprioritaskan penggunaan sumber daya yang efisien dan mempromosikan ekonomi sirkular.
• Insentif ekonomi untuk peralihan bahan bakar ke alternatif yang lebih bersih, yang dalam banyak kasus menghasilkan biaya energi negatif.
• Penerimaan pasar yang lebih besar terhadap semen campuran (blended cement) dan permintaan konsumen terhadap produk rendah karbon.
• Dukungan pemerintah yang signifikan untuk penelitian dan pengujian teknologi yang lebih bersih.
• Peraturan emisi karbon, yang menghasilkan harga karbon yang dapat diprediksi.

Upaya menurunkan emisi CO2 pada pabrik semen secara langsung atau yang terkait langsung pada produksi semen yakni berfokus pada tiga hal, yakni penggunaan bahan bakar alternatif atau energi terbarukan atau bahan bakar rendah karbon, menurunkan emisi dari proses kalsinasi dan penggunaan aditif semen (suppplementary cementious material / SCM) atau lowering clinker factor. Sedangkan upaya tidak langsung yakni bisa dilakukan dengan penggunaan listrik dari energi terbarukan untuk operasional pabrik semen tersebut.

Secara teknis atau pendekatan teknologi dalam mencapai target penurunan emisi CO2 pada industri semen, sektor energi alternatif atau lebih khusus lagi bahan bakar biomasa berada di urutan ketiga. Hal ini karena sumber emisi pada pabrik semen paling besar atau sekitar 60% berasal dari proses kalsinasi (produksi clinker), sedangkan pembakaran atau terkait bahan bakar hanya berkisar 40%. Hal ini sehingga penangkapan karbon atau CCS (Carbon Capture and Storage) dalam upaya mencapai target emisi menempati peringkat pertama, selanjutnya subtitusi clinker dengan bahan aditif atau SCM (Supplementary Cementious Material) menempati urutan kedua, dan penggunaan bahan bakar alternatif termasuk biomasa berada pada urutan ketiga. Teknologi CCS masih mahal sehingga implementasinya masih banyak terkendala, sehingga praktisnya belum banyak dilakukan tetapi subtitusi clinker dan penggunaan energi alternatif termasuk biomasa lebih mudah dilakukan, sehingga banyak pabrik semen yang sudah melakukannya.

Jika upaya menjadi emisi nol karbon (net zero emission) pada PLTU batubara bisa dilakukan dengan mengkonversi bahan bakarnya menjadi biomasa 100%, maka pada pabrik semen tidak bisa dilakukan hanya dengan mengganti bahan bakarnya saja dengan biomasa karena sumber emisi karbon utama pada pabrik semen pada produksi clinkernya. Sehingga apabila pabrik semen melakukan hal tersebut prosentase CO2 yang bisa dikurangi maksimal hanya 40%, artinya emisi CO2 dari proses kalsinasi (produksi clinker) sebesar 60% masih tetap terjadi.   Penggunaan clinker untuk produksi semen bisa dikurangi sehingga emisi CO2 dari produksi clinker bisa dikurangi. Hal itulah mengapa pada pabrik semen penggunaan SCM untuk subtitusi clinker rasio atau porsinya juga mesti ditingkatkan. Tetapi tentu saja tidak mungkin produksi clinker direduksi hingga nol atau meniadakan proses kalsinasi dan seluruhnya digantikan oleh SCM (loweing clinker factor) untuk mengurangi emisi CO2 yang 60% tersebut. 

Hal inilah sehingga semakin tinggi rasio clinker terhadap semen yang dihasilkan (C/S) maka semakin besar emisi CO2 yang dihasilkan dan demikian sebaliknya. China memiliki rasio clinker terhadap semen (C/S) terendah di dunia saat ini yakni 0,58 sedangkan sejumlah area di negara lain ada yang memiliki porsi rasio C/S tertinggi hingga 0,89 yakni di Amerika Serikat. Sedangkan di Eropa 0,77, lalu di India 0,68, di Amerika Latin 0,71 dan  rata-rata global yakni 0,76. Hal tersebut juga bisa dipahami bahwa China menggunakan SCM dengan porsi tertinggi dibandingkan negara-negara di dunia.Hal itulah sehingga untuk mencapai nett zero emission pada pabrik semen perlu ditambah perangkat CCS (carbon capture and storage). 

Tentang CCS (carbon capture and storage )sejumlah inovasi sedang dikembangkan sehingga teknologi ini lebih murah dan mudah diaplikasikan pada pabrik semen. Termasuk juga hal tersebut adalah peningkatan efisiensi penangkapan CO2,  penggunaan pelarut-pelarut generasi baru non-aqueous, serta teknologi modular yang lebih murah. Transformasi CO2 yang ditangkap menjadi produk baru yang dapat dipasarkan juga menjadi fokus berikutnya.  

Penggunaan bahan bakar alternatif dengan kandungan biomasa yang tinggi sangat disarankan untuk pabrik semen untuk mereduksi CO2. Tetapi pada kenyataannya biasanya masih terjadi sejumlah kendala saat implementasinya sehingga bahkan sulit untuk meningkatkan rasionya. Kendala-kendala tersebut seperti ketersediaan, kualitas dan kuantitas limbah biomasa, logistik dan infrastruktur penunjang, dinamika pasar, keekonomian harga bahan bakar berbasis limbah biomasa tersebut dan sejumlah faktor teknis pembatas terkait karakteristik bahan bakar biomasa tersebut. Sejumlah limbah biomasa pertanian atau perkebunan seperti sekam padi, cangkang sawit, cangkang mete dan biji zaitun juga sudah sebagai bahan bakar biomasa di pabrik-pabrik semen. Mendapatkan pasokan bahan bakar biomasa yang volumenya mencukupi, kualitas standar dan kontinyu / berkelanjutan sangat penting bagi pabrik-pabrik semen untuk mendukung penurunan emisi CO2. Dan pada dasarnya tidak ada pilihan bagi pabrik semen untuk menghindar dari masalah iklim, sehingga yang harus dilakukan adalah meresponnya dengan aksi riil.