PAO dan UCO Menjadi Bio-Jet Fuel

Dekarbonisasi telah masuk ke semua lini termasuk sektor transportasi udara. Bahan bakar pesawat terbang juga harus secara bertahap beralih dari bahan bakar fossil ke bahan bakar  terbarukan yang berkelanjutan. Tetapi dekarbonisasi di sektor ini masih lambat yakni saat ini hanya sekitar 0,01% penggunaan bahan bakar terbarukan berkelanjutan atau SAF (Sustainable Aviation Fuel) secara global untuk pesawat terbang tersebut. Penghalang-penghalang tersebut antara lain technological maturity atau kesiapan teknologi, sertifikasi untuk rute-rute proses konversi atau produksi SAF, scale up dan komersialisasi, gap perbedaan harga dengan bahan bakar fossil, dan kompetisi dengan biofuel sektor transportasi darat. Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation (CORSIA) telah mencanangkan pengurangan emisi GRK untuk penerbangan global. Dengan menggunakan baseline pada 2019, diperkirakan sekitar 2,5 milyar ton emisi CO2 perlu di offset / dikurangi dalam rentang tahun 2021-2035 untuk mencapai pertumbuhan carbon neutral. CORSIA juga merencanakan implementasinya dalam tiga phase yakni pilot phase pada 2021 – 2023, phase pertama pada 2024 – 2026 dan phase kedua pada 2027 – 2035. Partisipasi negara-negara anggota bersifat sukarela (voluntary) pada dua phase pertama (2021-2026) dan wajib (mandatory) pada phase 2027 dan seterusnya, kecuali negara-negara yang paling kurang berkembang, negara-negara berkembang kecil dan negara-negara terkurung daratan.

Hingga saat ini, teknologi HVO / HEFA - SPK (Hydro-processed Esters and Fatty Acids-Synthesized paraffinic kerosene) berbahan baku minyak nabati termasuk minyak limbah adalah satu-satunya teknologi paling siap untuk konversi atau produksi SAF tersebut. Saat ini kesiapan teknologi (technology readiness level / TRL) dan kesiapan bahan baku (feedstock readiness level / FRL) pada level 9, artinya paling siap diantara rute teknologi konversi lainnya. Salah satu kelebihan dari teknologi HVO adalalah fleksibilitas penggunaan berbagai feedstock / bahan baku sehingga minyak limbah seperti PAO atau miko dari kolam pabrik sawit dan juga minyak jelantah atau minyak goreng bekas atau UCO (Used Cooking Oil) juga sangat potensial untuk dikonversi menjadi SAF dengan teknologi HVO tersebut. Tetapi faktanya walaupun dengan teknologi HVO bisa langsung dihasilkan SAF tetapi sebagian besar teknologi HVO tersebut digunakan untuk produksi bahan bakar mesin diesel untuk transportasi darat atau biasa disebut green diesel atau renewable diesel. Green diesel atau renewable diesel tersebut berbeda dengan biodiesel atau biodiesel FAME-based yang diproduksi dengan proses transesterifikasi. Dan green diesel atau renewable diesel dari HVO tersebut juga memiliki sejumlah keunggulan dibanding biodiesel FAME tersebut. 

Produksi dengan HVO juga sebenarnya bukan teknologi baru. Secara global ada sejumlah pabrik berteknologi HVO komersial yang berkapasitas besar yang menggunakan bahan baku dari minyak nabati. Pabrik-pabrik terbesarnya yakni Neste di Rotterdam dan Singapore dengan kapasitas 1,28 milyar liter per tahun dan Diamond Green Diesel di Lousiana yang berkapasitas 1,04 milyar liter per tahun. Produksi HVO lebih dekat dengan teknologi pemurnian minyak bumi daripada produksi diesel konvensional. Hal ini sehingga perusahaan minyak dan gas bumi bisa jadi lebih tertarik mengembangkannya daripada perusahaan sawit maupun perusahaan biodisel konvensional. Pabrik-pabrik sawit memiliki bahan baku / feedstock, sedangkan perusahaan minyak dan gas bumi mungkin akan lebih relevan pada pengembangan hilir tersebut karena kesiapan adaptasi teknologi dan  pengembangan produk akhir.

HVO diproduksi dengan hidrogenasi dan hidrocracking minyak nabati maupun lemak binatang menggunakan hidrogen dan katalis pada suhu dan tekanan tinggi. Pada hydroteating process ini, oksigen dilepaskan dari feedstock yang terdiri dari trigliserida dan / atau asam lemak ini. Hal ini akan menghasilkan hidrokarbon rantai lurus (paraffin) dengan berbagai properti dan ukuran molekul tergantung dari karakteristik bahan baku dan kondisi operasi proses yang dilakukan. Konversi ini biasanya melalui dua tahap yakni hydrotreatment lalu diikuti dengan hydrocracking/isomerisasi. Proses hydrotreatment ini biasanya dilakukan pada suhu 300 -390 C dan untuk treatment trigliserida, biasanya akan dihasilkan propana sebagai produk samping. Produk akhir hidrokarbon rantai lurus tersebut bisa disesuaikan sesuai tipe bahan bakar tertentu misalnya bio jet fuel atau SAF ini.  Saat ini HVO adalah biofuel paling umum ketiga di dunia setelah etanol dan biodiesel FAME. 

PAO dihasilkan sebagai limbah atau produk samping pabrik sawit. PAO akan selalu dihasilkan karena pabrik sawit tidakmungkin mempunyai tingkat efisiensi 100% dan semakin tidak efisien pabrik sawit maka semakin besar minyak yang menjadi limbah atau produk samping berupa PAO tersebut. Diperkirakan saat ini ada 1 juta liter PAO di Indonesia dan 0,5 juta liter di Malaysia atau total mencapai 1,5 juta liter. Sedangkan untuk UCO atau minyak jelantah / minyak goreng bekas dengan penggunaan minyak goreng mencapai 1,55 juta ton/tahun dengan asumsi 10% bisa te-recovery sebagai minyak jelantah atau UCO maka dihasilkan 155 ribu ton/tahun. Selain bagian upaya untuk mengatasi limbah baik di pabrik sawit maupun rumah tangga yang mencemari lingkungan tersebut, produksi SAF atau bio-jet fuel tersebut juga telah berkontribusi pada dekarbonisasi sektor transportasi udara. Dengan teknologi HVO / HEFA yang mampu mengolah minyak limbah seperti PAO dan UCO maka semakin banyak PAO dan UCO bisa diolah akan semakin baik. 

Pirolisis SBE : Solusi Penanganan Limbah yang Menguntungkan

Spent Bleaching Earth (SBE) yang merupakan limbah padat yang dihasilkan dari proses bleaching pada industri pengolahan CPO menjadi minyak goreng dan oleokimia semakin meningkat seiring produksi produk turunan sawit atau industri hilir sawit seperti minyak goreng dan oleokimia. Jumlah bleaching earth yang digunakan pada umumnya berkisar 0,5-2,0% dari total CPO yang dimurnikan, tergantung pada kualitas CPO yang akan diolah pada proses pemurnian. SBE termasuk dalam limbah bahan beracun berbahaya (B3) kategori 2 dari sumber spesifik khusus dengan kode limbah B413.  SBE dikategorikan sebagai limbah B3 karena mengandung minyak yang tinggi serta memiliki karakteristik yang mudah menyala dan bersifat korosif. SBE bisa dikategorikan sebagai limbah non-B3 apabila kandungan minyaknya di bawah 3%.

Penggolongan status SBE sebagai limbah B3 di Indonesia berbeda dengan status SBE di Malaysia yang juga merupakan produsen minyak sawit terbesar ke dua di dunia. Limbah SBE yang dihasilkan oleh industri refinery Malaysia tidak digolongkan sebagai limbah B3 namun tetap dikategorisasikan sebagai limbah padat hasil pabrik refinery yang pengolahannya diatur dalam Solid Waste Regulation (SWR) agar limbah tersebut dapat dimanfaatkan kembali menjadi produk bernilai ekonomi tinggi. 

Menurut Gabungan Industri Minyak Nabati Indonesia (GIMNI, 2021) menyebutkan dengan kapasitas refineri / pemurnian minyak sawit / CPO antara 600 ton sampai 2.500 ton per hari, dan dengan asumsi penggunaan bleaching earth (BE) sebesar 1%-2%, rerata akan menghasilkan SBE berjumlah 6-50 ton per hari. Dan menurut Direktorat Jenderal Pengelolaan Sampah, Limbah, Bahan Beracun dan Berbahaya (PSLB3) Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan menyebutkan SBE yang dihasilkan dari proses pemurnian minyak nabati di Indonesia pada tahun 2019 mencapai 779 ribu ton. Dari jumlah tersebut, sebanyak 51,47% (401 ribu ton) SBE diolah, sedangkan sisanya sekitar 48,39% (378 ribu ton) disimpan atau ditimbun. Jumlah yang sangat besar dan berpotensi mencemari lingkungan. 

SBE memiliki kandungan minyak sekitar 20-40%, sehingga mempunyai potensi untuk dimanfaatkan. Selain itu SBE juga mengandung  warna, gum/getah, logam yakni Silika, Alumunium oksida, Ferioksida, Magnesia, logam lain dan air. Pada dasarnya pengolahan SBE dilakukan memisahkan minyak dari padatannya.  Minyak yang bisa dipisahkan tersebut selanjutnya bisa digunakan sebagai bahan baku biodiesel bahkan bahan bakar pesawat terbang (bio-jet fuel) seperti halnya POME / PAO dan UCO. Dengan jumlah SBE yang tidak terolah mencapai sekitar 378 ribu ton per tahun, potensi minyak yang bisa diambil mencapai sekitar 115 ribu ton per tahunnya.   

Dengan pirolisis maka proses pemisahan fraksi padat dan cair dari SBE mudah dilakukan demikian juga recovery minyak bisa dimaksimalkan, demikian juga SBE tersebut menjadi limbah non-B3 karena kandungan minyaknya di bawah 3%. Lebih khusus lagi dengan pirolisis kontinyu maka volume limbah SBE yang mencapai 50 ton per hari pada unit refinery CPO tersebut bisa dengan mudah dilakukan. Besarnya potensi nilai ekonomi yang bisa didapatkan dari pemanfaatan SBE sayang sekali jika tidak dioptimalkan. Peluang pasar produk olahan dari limbah SBE juga diperkirakan akan cemerlang di masa depan, seiring dengan perkembangan preferensi pasar yang menuntut tersedianya produk yang eco-friendly dan sustainable.

Pabrik Sawit Masa Depan : Produsen CPO, Biochar dan Hidrogen Sekaligus

Faktor efisiensi, mengoptimalkan potensi dan perbaikan iklim seharusnya bisa dilakukan sekaligus pada industri kelapa sawit. Hal tersebut bisa dilakukan yakni dengan mengganti tungku pembakaran pada boilernya dengan pirolisis sehingga bahan bakar boiler terutama berupa biooil produk samping pirolisis, dengan produk utama biochar dan membangun unit biogas untuk produksi hidrogen sebagai produk akhir. Biochar akan digunakan sebagai pembenah tanah (soil amendment) bersama dengan pupuk sehingga menjadi pupuk lepas lambat (slow release fertilizer), sehingga efisiensi penggunaan pupuk (NUE : nutrient use efficiency) meningkat. Penggunaan biochar sebagai carbon sequestration yakni dengan penggunaan bersama pupuk tersebut juga akan memberi penghasilan tambahan dari carbon credit. Tanah-tanah masam ataupun tanah-tanah kering akan lebih baik kesuburannya dengan aplikasi biochar tersebut.

Selanjutnya limbah cair atau POME (palm oil mill effluent) digunakan untuk bahan baku biogas. Dengan komponen utama biogas berupa metana (CH4) maka dengan steam reforming metana tersebut akan bereaksi dengan kukus / steam pada suhu 700-1100 C dengan adanya katalis nikel menjadi hidrogen / H2 dan dan karbonmonoksida / CO. Untuk memaksimalkan produksi hidrogen H2 selanjutnya karbonmonoksida / CO yang dihasilkan dikenai shift reaction, maka akan terjadi produk hidrogen / H2 dan karbondioksida / CO2. Reaksi tersebut berjalan pada suhu 400-500 C ataupun pada suhu lebih rendah yakni 200-400 C. Pada suhu lebih tinggi shift reaction biasa menggunakan katalis besi oksida atau kromium, sedangkan pada suhu lebih rendah katalis yang biasa digunakan adalah tembaga, zinc oxide dan alumina, yang membantu mengurangi konsentrasi CO hingga dibawah 1%.

Mengapa Produksi Listrik Dari Biogas Menggunakan Gas Engine Generator? Bukan Dengan Gas Turbine Generator Ataupun Steam Turbine Generator

 

Kebutuhan akan jenis pembangkit listrik selalu terkait kapasitas, sejumlah faktor teknis dan biaya investasi yang dibutuhkan. Turbine dengan generator adalah jenis pembangkit yang biasa digunakan di industri khususnya jenis steam turbine dan gas turbine. Pengelompokan jenis turbine di atas berdasarkan pada prinsip operasi dan fluida yang menggerakannya. Pada pabrik kelapa sawit hampir semua listrik dihasilkan dari steam turbine generator. Selain untuk produksi listrik, steam yang dihasilkan dari boiler tersebut juga untuk mengolah tandan buah segar (TBS) untuk menghasilkan minyak sawit atau CPO.

Pengolahan limbah cair pabrik sawit atau pome menjadi biogas dan selanjutnya sebagian besar juga digunakan untuk pembangkit listrik. Listrik dari biogas tersebut hampir semua digunakan memenuhi kebutuhan diluar pabrik sawit dan masyarakat sekitar. Dengan potensi pabrik sawit yang diperkirakan lebih dari 1000 unit dengan didukung 15 juta hektar kebun sawitnya maka potensi listrik yang dihasilkan akan lebih dari 1,5 GW. Sekitar 0,7 m3 limbah cair dihasilkan oleh pabrik sawit dari setiap ton TBS yang diolah. Biogas biasanya terdiri dari 50-75% metana (CH4), 25-45% karbon dioksida (CO2), dan sejumlah gas-gas lainnya. Jika pengelolaan limbah cair tidak terkendali, metana dalam biogas terlepas langsung ke atmosfer. Sebagai gas rumah kaca (GRK) metana mempunyai efek 21 kali lebih besar bahayanya dibandingkan dengan CO2. Produksi listrik dari biogas limbah cair pabrik sawit (pome)  tersebut adalah upaya juga untuk mengurangi bahanya lingkungan tersebut. Produksi listrik dari biogas tersebut semua menggunakan gas engine generator dan tidak satupun menggunakan steam engine generator. Hal tersebut karena produksi listrik dengan steam turbine selain lebih kompleks juga kurang efisien. Gas engine generator adalah pembangkit listrik yangpaling sesuai untuk konversi biogas ke listrik. Gas engine yang mesinnya mirip mesin bensin, dengan hanya perubahan bahan bakarnya menjadi gas (biogas) atau mirip mesin kendaraan seperti bus umum yang berbahan bakar gas (BBG) juga lebih familiar bagi sebagian besar orang. 

Gas turbine generator pada umumnya digunakan untuk pembangkit listrik kapasitas besar. Pembangkit-pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) di Indonesia umumnya menggunakan gas turbine generator. Gas turbine adalah peralatan yang menggunakan gas-gas pembakaran bertekanan tinggi untuk memutar turbine yang bisa dihubungkan dengan generator untuk menghasilkan listrik. Selain pembangkit listrik gas turbine juga digunakan pada kapal, mobil balap dan pesawat jet. Bagian utama dari gas turbine meliputi : kompresor, ruang bakar,  gas turbines dan beban kerja. Setiap bagian atau segmen tersebut memiliki sejumlah komponen kritis yang terhubung dalam dalam satu poros. Selama operasional gas turbine tersebut, sebagian daya yang dihasilkan oleh turbine digunakan untuk menggerakkan kompresor. Kapasitas yang besar dan faktor teknis gas turbine generator membuat unit tersebut mahal dan tidak digunakan pada produksi listrik dari biogas. Kapasitas listrik dari biogas dari pengolahan limbah cair tidak terlalu besar, yakni untuk pabrik sawit dengan kapasitas 30 ton/jam TBS akan menghasilkan sekitar 1 MW listrik dan kelipatannya. Hal tersebut menjadi alasan mengapa gas engine generator digunakan pada pembangkit listrik biogas khususnya pada pada industri sawit.