Kebun Energi : Mengapa Kaliandra (Calliandra Calothyrsus) atau Gamal (Gliricidia Sepium) ?

Sejak tahun 1937 kaliandra telah ditanam di Perhutani dan daerah yang lebih luas bersamaan dengan program penghijauan dan pendukung kayu bakar dan pakan ternak. Dan juga sejak tahun 1974, Perhutani telah menyebarkan bibit kaliandra kepada petani hutan dan memanfaatkannya sebagai tanaman batas antara kawasan hutan dan daerah pedesaan atau lahan pertanian. Budidaya kaliandra pada saat itu terutama ditujukan untuk menyediakan kayu bakar dan pakan ternak bagi masyarakat yang tinggal di hutan, dan mengurangi ketergantungan pada minyak tanah untuk memasak. Kaliandra digunakan sebagai tanaman teras (penahan erosi) dengan kemiringan tinggi untuk memperkuat perkebunan utama, misalnya dengan perkebunan jati, dan juga untuk tujuan perlindungan tanah, karena dapat meningkatkan kesuburan tanah melalui kemampuan akarnya untuk menyerap nitrogen dalam bentuk bintil akar.

Sedangkan jenis tanaman gliricidia banyak digunakan sebagai tanaman tepi atau tanaman pagar untuk mencegah ternak besar memasuki hutan. Kayunya digunakan sebagai kayu bakar dan daunnya digunakan sebagai pakan ternak. Kayunya dapat dipanen dengan cepat, dan pemangkasannya juga dilakukan dengan proses yang cepat. Sehingga dapat dikatakan bahwa, tidak direkomendasikan untuk menanam spesies baru yang memiliki karakteristik yang tidak diketahui sampai ada kegiatan penelitian yang memadai tentang spesies tersebut. 

Sebagai contoh misalnya jenis akasia relatif memiliki karakteristik sebagai spesies yang cepat tumbuh namun tidak banyak diketahui apakah bisa digunakan dan dikelola dengan sistem trubusan (coppice) yang berkelanjutan. Dan juga jenis-jenis tersebut tidak seperti tanaman kaliandra dan gamal meski mudah dalam budidaya dan pemanenan, namun tidak terbukti cocok untuk penerapan sistem trubusan rotasi pendek, dan juga jarang ditanam dalam skala yang lebih luas. 

Meskipun kaliandra dan gliricidia bukan spesies pohon asli di Indonesia, tetapi spesies tersebut telah lama diperkenalkan, dan dapat ditemukan hampir di seluruh pulau Jawa. Calliandra dan Gliricidia menjadi sangat populer di daerah pertanian di sebagian besar wilayah Jawa. Selain itu bahkan juga belum banyak laporan yang menggambarkan adanya hama dan / atau penyakit yang berkaitan dengan salah satu spesies tersebut. Kayu yang dihasilkan dari tanaman kaliandra dan gliricidia memiliki karakteristik fisik dan kimia yang relatif baik untuk dijadikan kayu bakar atau sebagai bahan baku wood pellet. Nilai kalorinya tinggi dan kadar abunya rendah.   

Indonesia sebagai negara tropis bahkan dengan luas tanah terbesar di Asia Tenggara akan sangat potensial mengembangkan kebun energi tersebut. Kebun energi pada hakekatnya adalah sumber energi atau diibaratkan sebagai baterai, yang menyimpan energi matahari dalam tanaman ,kebun energi tersebut, untuk lebih detail bisa dibaca disini. Walaupun pengembangan aneka tipe energi terbarukan terus dipacu tetapi untuk menyimpan energi dalam kapasitas besar akan membutuhkan baterai yang juga sangat besar. Riset baterai tersebut juga diperkirakan akan membutuhkan waktu cukup lama dan biaya besar, sehingga dalam rangka karbonisasi maka energi biomasa bisa digunakan untuk cofiring dan bahkan fulfiring hingga pada saatnya baterai besar itu bisa diaplikasikan.

Produksi Wood Pellet : Dengan Rotary Dryer atau Belt Dryer ?

Kualitas udara menjadi faktor penting dalam kesehatan lingkungan. Semakin berkualitas udara semakin baik kualitas lingkungan tersebut. Menjaga kualitas udara tetap bersih kadang bukan sesuatu hal yang mudah dan murah khususnya bagi pelaku industri. Semakin tinggi standar kualitas udara yang digunakan juga semakin besar upaya dan biaya dikeluarkan. 

Pada industri wood pellet sebagai contohnya, khususnya pada penggunaan alat pengering atau dryer. Hampir semua industri wood pellet di Asia menggunakan rotary dryer dan hampir tidak ada yang menggunakan belt dryer. Sedangkan di Eropa belt dryer banyak digunakan karena emisi yang lebih rendah daripada rotary dryer. Selain itu belt dryer juga memiliki efisiensi lebih tinggi dan bisa bekerja dengan suhu lebih rendah dibanding rotary dryer. Dengan sejumlah keunggulan tersebut tetapi memang belt dryer juga lebih mahal dibanding rotary dryer. 

Rotary dryer pada dasarnya juga bisa memiliki performa yang baik khususnya pada aspek emisi apabila dirancang dan dioperasikan dengan tepat. Penggunaan dust collector yang memiliki efisiensi tinggi seperti cyclone dan bag filter bisa untuk mencapai standar kualitas emisi yang tinggi. Tetapi juga semakin tinggi efisiensi dust collector tersebut juga membutuhkan power atau daya listrik lebih tinggi.

Jadi pilihan yang digunakan sebenarnya sangat tergantung pada target emisi udara yang diharapkan. Eropa dan US / Canada pada umumnya memiliki standar kualitas  udara lebih tinggi dibandingkan negara-negara di Asia. Hal tersebut sehingga membuat aspek emisi tersebut menjadi perhatian penting bagi mereka. Sedangkan ditinjau dari sisi produksi wood pellet aspek yang diutamakan adalah efisiensi, sehingga dengan performa yang baik dryer bisa menghasilkan produk serbuk kayu kering yang sesuai untuk umpan pelletiser. Kualitas wood pellet sebagai hasil akhir juga sangat tergantung kualitas produk serbuk kering dari dryer tersebut. Sedangkan ditinjau dari aspek keselamatan (safety) tingginya konsentrasi partikel debu sehingga bisa nenumpuk di sejumlah tempat di pabrik wood pellet juga berpotensi lebih besar terjadinya kebakaran.   

 Peluang Export Wood Pellet
Kurangnya pasokan wood pellet di Eropa akibat perang Rusia – Ukraina, menyebabkan produsen wood pellet dari Asia Tenggara dan juga Amerika Utara mencoba menangkap peluang tersebut. Produksi wood pellet dari Rusia diperkirakan sekitar 3 juta ton/tahun yang sebelumnya mengisi pasar Eropa kini dilarang, sehingga akibat pelarangan tersebut membuat stok wood pellet di Eropa berkurang drastis. Banyaknya permintaan dan kurangnya pasokan secara alamiah akan mendorong naiknya harga, apalagi ditambah dengan naiknya komoditas energi yang lain, sehingga harga wood pellet semakin terkerek naik. Bahkan karena tingginya harga wood pellet di Eropa tersebut, wood pellet dari Vietnam yang sebelumnya mau dieksport ke Jepang, dialihkan ke Eropa. 

Kondisi tidak menentu tersebut juga diprediksi tidak akan pulih dalam waktu singkat. Pada tahun 2021 Eropa memimpin produksi wood pellet dengan produksi mencapai hampir 20 juta ton atau sekitar 48% dari produksi global, sedangkan konsumsi wood pelletnya mencapai 24,5 juta ton. Sedangkan menurut data Hawkin Wright tahun 2020-2021 bahwa pertumbuhan permintaan wood pellet global mencapai 18,4% sedangkan pertumbuhan suplai atau produksi hanya 8,4%. Indonesia seharusnya memiliki peluang besar menjadi pemain utama wood pellet dengan potensinya. Produksi wood pellet tersebut bisa untuk export ke Eropa menutupi kekurangan pasokan tersebut maupun secara umum untuk memenuhi permintaan global tersebut.

SNI Pellet Biomasa dan Kebun Energi

SNI (Standard Nasional Indonesia) untuk produk pellet biomasa Indonesia telah keluar dan resmi digunakan sejak akhir 2020 atau tahun lalu. Tujuan utama penerapan SNI pellet biomasa tersebut adalah untuk merespon program cofiring pada PLTU-PLTU milik PLN. Dengan program cofiring tersebut maka bahan bakar terbarukan khususnya pellet biomasa digunakan sebagai campuran bahan bakar utama yakni batubara. Rasio penggunaan bahan bakar terbarukan berupa biomasa tersebut juga masih kecil yakni berkisar 1-5% atau setara bahan bakar biomasa 9-12 juta ton/tahun. Total PLTU sebagai target cofiring adalah 114 unit yang tersebar di 52 lokasi dengan kapasitas total 18.154 MW dengan target diselesaikan pada tahun 2024. Pellet biomasa yang ada di Indonesia saat ini hampir semua adalah pellet kayu (wood pellet) yang produksinya semua juga menggunakan limbah-limbah penggergajian kayu ataupun industri pengolahan kayu. Dalam istilah lain jika merujuk pellet kayu (wood pellet) maka hal itu pasti merupakan pellet biomasa sedangkan jika merujuk istilah pellet biomasa maka hal tersebut belum tentu pellet kayu (wood pellet), tetapi bisa saja pellet dari limbah-limbah pertanian (agro-waste pellet), untuk lebih jelas baca disini.  Limbah-limbah pertanian yang jumlahnya melimpah di Indonesia juga potensial sebagai bahan baku pellet biomasa tersebut seperti sekam padi, tandan kosong kelapa sawit, sabut kelapa dan sebagainya. Dibawah ini tabel untuk SNI pellet biomasa tersebut :

 

 

Kebun energi bisa merupakan sumber biomasa kayu-kayuan yang dirancang khusus untuk produksi energi atau secara spesifik untuk bahan baku produksi pellet biomasa atau wood pellet tersebut. Dengan kebun energi kapasitas produksi besar dan jaminan pasokan yang baik lebih bisa dicapai. Produksi wood pellet dari kebun energi membutuhkan waktu lebih lama karena perlu menyiapkan dan membuat kebun energi tersebut serta menunggu beberapa tahun hingga kayunya siap panen dan diolah lanjut menjadi wood pellet tersebut. Kaliandra dan gamal / gliricidia adalah 2 spesies tanaman jenis rotasi cepat dan trubusan (coppice) yang banyak dipilih karena keunggulannya tersebut. Hal lain yang sangat penting diperhatikan adalah nilai kalor dan produktivitas kayu per hektarnya yang tinggi. Tetapi ada sedikit kekurangan jenis kayu tersebut adalah kandungan kalium (potassium)  yang cukup tinggi. Hal itu membuat penggunaannya lebih terbatas teruatama pembangkit listrik dengan teknologi pulverized combustion (PC). 

Berdasarkan ujicoba yang dilakukan dengan kayu kaliandra dari lereng Merapi, Jawa Tengah; Bangkalan, Madura dan Aceh ternyata kadar kalium rata-rata di atas 1000 ppm (0,1%). Memang karakteristik tanaman rotasi cepat cenderung menghasilkan kayu dengan kadar kalium (potassium) lebih tinggi. Sedangkan dari tanaman buah-buahan, pohon pisang juga memiliki kandungan kalium yang tinggi. Kalium ini memiliki titik leleh rendah dan menyebabkan pengotor (fouling) pada pipa-pipa penukar panas (heat exchanger) sehingga menurunkan efisiensi pembangkit listrik tersebut. Sedangkan senyawa klorin adalah senyawa lain yang juga perlu diperhatikan karena korosif pada suhu tinggi, untuk lebih detail bisa dibaca disini. Dan memang secara umum ada perbedaan signifikan tentang kimia abu (ash chemistry) antara biomasa dan batubara. Tetapi dengan rasio cofiring 1-5% pembangkit listrik umumnya tidak melakukan modifikasi peralatannya atau lebih khusus pada PC yang paling sensitif dengan masalah kimia abu, karena prosentase cofiring yang masih rendah.  

Dengan kadar rata-rata di atas 1000 ppm (0,1%) dan masih jauh dari 50.000 ppm (5%) maka tidak ada masalah untuk kayu-kayu dari kebun energi diproduksi menjadi wood pellet tersebut dan menyuplai PLTU-PLTU di Indonesia sesuai SNI tersebut. Tetapi jika tersebut di export ke mancanegara khususnya Jepang dan Korea maka pembangkit listrik tipe circulating fluidized bed (CFB) dan stoker adalah pangsa pasar terbaik dan tipe PC yang lebih terbatas. Dengan luasnya lahan tersedia dan iklim tropis Indonesia harus semakin menggalakkan kebun energi baik untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri maupun pasar export. Program kebun energi tersebut juga secara tidak langsung mendorong sektor peternakan ruminansia, untuk lebih detail baca disini.

Wood Chip, Wood Pellet, dan Wood Briquette dari Kebun Energi untuk Pasar Lokal Bagian 2

Program cofiring PLN yakni mencampur bahan bakar biomasa dengan batubara pada PLTU yang jelas akan mendorong penggunakan biomasa sebagai sumber energi. Cofiring adalah cara paling mudah dan murah bagi PLTU untuk mulai masuk atau bertahap menggunakan energi terbarukan yang ramah lingkungan. Emisi juga semakin membaik seiring peningkatan penggunaan bahan bakar biomasa tersebut seperti  karena kandungan sulfur sangat rendah, abu sedikit dan bukan B3, dan fly ash sangat kecil. Jumlah biomasa yang ditambahkan misalnya mulai dari 1% yang kemudian secara bertahap ditambah dan bahkan finalnya bisa 100% biomasa atau energi terbarukan.  Pada tahun 2020 program cofiring tersebut sudah diinisiasi dengan target 37 PLTU dan pada akhir 2020 dilaporkan telah terlaksana untuk 20 PLTU. Sedangka secara keseluruhan terdapat 114 unit PLTU milik PLN yang berpotensi dapat dilakukan cofiring tersebut yang tersebar di 52 lokasi dengan kapasitas total 18.154 megawatt (MW) dengan target selesai 2024. Terdiri dari 13 lokasi PLTU di Sumatera, 16 Lokasi PLTU di Jawa, Kalimantan (10 lokasi), Bali dan Nusa Tenggara (4 unit PLTU), Sulawesi (6 lokasi) serta Maluku dan Papua (3 lokasi PLTU). Sedangkan rasio cofiring tersebut berkisar 1-5% biomasa dengan estimasi kebutuhan biomasa 9-12 juta ton per tahun.  Secara teknis dengan rasio cofiring 1-5% tersebut PLTU juga tidak perlu melakukan modifikasi peralatannya, sehingga bisa langsung digunakan setelah bahan bakar biomasa memenuhi spesisifikasi yang dipersyaratkan. 

Pulverized Combustion

Apabila dirinci tentang tipe teknologi yang digunakan PLTU di Indonesia saat ini, yakni terdapat tiga tipe PLTU yakni, 43 tipe PC (Pulverized Coal) dengan total kapasitas 15.620 MW membutuhkan campuran 5% biomassa atau setara 10.207,20 ton per hari, 38 tipe CFB (Circulating Fluidized Bed) total kapasitas 2.435 MW membutuhkan 5% biomassa atau setara 2.175,60 ton per hari. Sedangkan 23 tipe STOKER dengan kapasitas 220 MW menggunakan 100% biomassa atau setara 5.088 ton per hari. Untuk jangka pendek jenis biomasa yang digunakan adalah berbasis limbah, sedangkan untuk jangka panjang yakni dari kebun energi. Kementrian LHK juga telah mengalokasikan lahan sektar 12,7 juta hektar untuk penyediaan lahan hutan bersama-sama mendukung program penyediaan biomasa PLTU tersebut. Lahan-lahan bekas tambang yang luasnya sekitar 8 juta hektar juga semestinya bisa direklamasi dengan kebun energi tersebut. Bahkan PLN juga telah menandatangani nota kesepahaman atau Memorandum of Understanding (MoU) dengan PTPN III Holding (Persero) dan Perum Perhutani. Dalam hal ini, PLN sebagai pemilik PLTU, Sedangkan Perhutani memiliki sumber daya kawasan hutan industri baik di Jawa maupun luar jawa yang dapat dikembangkan sebagai hutan tanaman energi. Begitu juga dengan PTPN III yang memiliki lahan untuk pengembangan hutan tanaman energi, untuk lebih detail baca disini.

Untuk memenuhi kebutuhan biomasa sebagai sumber energi tersebut maka kebun energi harus semakin digalakkan. Produksi bahan bakar biomasa dari kebun energi membutuhkan waktu lebih lama dibandingkan dengan mengolah limbah-limbah kehutanan dan pertanian seperti limbah-limbah kayu tebangan, serbuk gergaji, limbah kayu dari industri pengolahan kayu, tandan kosong kelapa sawit, sabut kelapa, sekam padi, dan sebagainya. Rute atau pilihan dengan kebun energi dipilih karena selain lebih menjamin kualitas dan kuantitas bahan bakar biomasa juga mengoptimalkan penggunaan lahan termasuk bisa diintegrasikan dengan peternakan dan bisa dipanen berkali-kali (trubusan/coppice) tanpa harus menanam kembali (replanting) untuk panen berikutnya. Bahkan karena tanaman kebun energi menggunakan jenis legum seperti gamal dan kaliandra yang akarnya bisa mengikat nitrogen dari atmosfer maka kesuburan tanah juga meningkat. Tetapi memang juga dibutuhkan upaya lebih banyak dan keras untuk rute kebun energi tersebut karena paling tidak dibutuhkan minimal 2 tahun tanaman tersebut bisa dipanen dan sebelumnya juga perlu penyiapan tanah dan menanam tanaman tersebut.

Seperti disampaikan sebelumnya bahwa pemilihan produksi jenis bahan bakar dari kebun energi dipengaruhi beberapa hal seperti jarak kebun energi dengan industri pengguna, kapasitas produksi, kebutuhan industri sesuai teknologi pembakarannya dan nilai investasi. Apabila lokasi industri atau pembangkit listrik berdekatan bahkan dalam area kebun energi maka kayu dari kebun energi tersebut cukup hanya dengan dibuat wood chip (serpih kayu). Hal tersebut karena biaya transportasi murah. Sedangkan apabila lokasinya cukup jauh maka kayu tersebut sebaiknya diolah menjadi wood pellet atau wood briquette. Wood pellet memang jauh lebih populer daripada wood briquette walaupun secara teknis produksi wood briquette lebih mudah dan biaya produksi lebih murah. Selain itu secara teknis kepadatan (density) wood briquette juga bisa lebih tinggi daripada wood pellet. Hal itulah menjadi menarik jika ada produsen tertarik dengan produksi wood briquette sebagai diversifikasi produk dan teknologi pemadatan biomasa (biomass densification). 

  

Untuk keberlanjutan (sustainibility) juga kebun energi juga akan lebih baik dibandingkan dengan penggunaan limbah-limbah pertanian dan kehutanan atau industri perkayuan seperti tersebut di atas. Hal tersebut karena kebun tersebut dirancang dan dibuat khusus untuk tujuan kayu sebagai sumber energi. Hal tersebut juga membuat volume produksi kayu yang dihasilkan lebih pasti dibandingkan mengandalkan volume limbah yang ketersediaannya sangat tergantung pada produk utama. Kebun energi dan berikut usaha peternakan sepertinya akan menjadi tren baru yang menarik dan insyaAllah momentumnya tidak akan lagi.

Boiler Biomasa dan Urgensinya

Sesuatu masalah yang terlihat dan bisa dirasakan apalagi juga memiliki dampak jangka pendek tentu mudah untuk dipetakan dan dicarikan solusinya. Tetapi jika sebaliknya yakni tidak terlihat, sulit dirasakan dan dampak atau efek bersifat jangka panjang tentu lebih sulit dipetakan apalagi dicari solusinya. Penggunaan bahan bakar fossil khususnya batubara pada sejumlah boiler industri sebagai contohnya. Efek emisi gas buang berupa COx, NOx dan SOx mungkin sulit di deteksi pada awalnya tetapi menciptakan kerusakan lingkungan dalam jangka panjang. Demikian juga logam berat seperti mercuri yang juga memiliki efek jangka panjang. Sedangkan polusi abu terbang (fly ash) maupun abu tungku boiler (bottom ash) jelas lebih mudah dirasakan efeknya. Pada kasus yang lebih besar atau skala global yakni perubahan iklim dan pemanasan global akibat gas rumah kaca khususnya CO2 (karbon diksida) maka juga dibutuhkan konsesus global untuk pemecahan masalah tersebut. Hal itulah yang membuat konferensi bumi tentang perubahan iklim (UNFCC) selalu diadakan setiap tahun, yang tercatat sampai saat ini telah 27 kali dilaksanakan, terakhir tahun 2019 lalu di Madrid, Spanyol sedangkan yang seharusnya dilaksanakan tahun 2020 diundur tahun 2021 karena pandemi COVID-19. Bahan bakar fossil termasuk batubara adalah bahan bakar carbon positive sehingga penggunaanya akan meningkatkan konsentrasi CO2 di atmosfer, sedangkan bahan bakar biomasa seperti wood chip, wood pellet, wood briquette dan cangkang sawit adalah bahan bakar carbon neutral. Dikatakan carbon neutral karena penggunaan bahan bakar tersebut karena tidak menambah konsentrasi CO2 di atmosfer. 

Boiler adalah peralatan penting bagi operasional sejumlah industri. Fungsi utama boiler adalah menghasilkan steam (uap panas) yang digunakan pada proses produksi industri tersebut. Tetapi ketika boiler tidak dioperasikan dan dirawat dengan baik maka boiler bisa membahayakan. Keberlangsungan operasional produksi juga sangat tergantung peralatan ini, sehingga terganggunya operasional boiler akan berpengaruh signifikan pada produksi tersebut. Boiler juga terdiri dari sejumlah subsistem yang bekerja secara harmonis, seperti boiler burner dan kontrolnya, water treatment untuk penyiapan air umpan boiler, fuel handling dan feeding dan sebagainya. Kadang-kadang sejumlah subsistem tersebut disuplai dari sejumlah vendor yang berbeda, sehingga menyinkronisasi antar subsistem tersebut sangat penting. Hal tersebut membuat operasional boiler aman, efisien, handal dan meminimalisir downtime boiler tersebut. Dan dari semua subsistem dalam boiler tersebut, burner system adalah subsistem paling canggih dalam unit boiler tersebut. Burner system tersebut memiliki sejumlah mode operasional yang membutuhkan extensive training dan/atau pengalaman bagi para operator boiler untuk dipahami dengan baik.  

Saat ini sudah mulai sejumlah industri yang beralih dari bahan bakar fossil ke bahan bakar biomasa tersebut. Pada industri yang sebelumnya menggunakan bahan bakar padat perubahan teknis atau modifikasi tungku (furnace) pembakarannya bisa minor, sedangkan industri yang sebelumnya menggunakan bahan bakar gas atau cair maka hal yang biasa dilakukan adalah dengan mengganti unit boiler (termasuk tungku) tersebut. Penggantian unit boiler tersebut tentu juga diikuti sistem pendukungnya seperti gudang penyimpanan bahan bakar, pengumpanan dan sebagainya. Bahan bakar minyak bumi (BBM), batubara dan gas alam adalah bahan bakar konsisten dengan kualitas standar dan kontaminan atau pengotornya telah diketahui dan dipelajari berpuluh-puluh tahun. Sedangkan dengan biomasa ada sejumlah pilihan dan setiap sumber juga unik dan juga level kontaminannya. 

Dalam kasus tertentu industri yang akan beralih menggunakan biomasa yakni cangkang sawit sedang sebelumnya menggunakan bahan bakar gas, maka industri tersebut perlu mengkaji dan menganalisa implentasi penggunaan cangkang sawit tersebut. Dan dikarenakan penggunaan cangkang sawit untuk bahan bakar industri relatif baru, maka industri tersebut bisa menggunakan data lamanya tentang operasional tungku mereka dengan bahan bakar gas dan membandingkan dengan tungku yang menggunakan bahan bakar padat seperti batubara - yang umumnya digunakan industri saat ini. Walaupun cangkang sawit juga merupakan bahan bakar padat, tetapi ada sejumlah karakteristik yang membedakan dengan batubara. Selain itu pembakaran gas bisa dikatakan proses pembakaran paling ideal yakni ditinjau dari stoikhiometri atau kesempurnaan pembakaran tersebut dibanding pembakaran bahan bakar cair maupun padat. Ukuran partikel besar seperti batubara juga akan berpengaruh pada pembakaran dan juga membuat suatu bahan bakar lebih sulit terbakar. Sehingga dari dari perbandingan tersebut bisa didapat tentang gambaran pembakaran cangkang sawit tersebut dan skema dibawah ini untuk menggambarkan kasus tersebut. 

Dengan analisis yang memadai, perencanaan, dan merancang sistem, penggunaan bahan bakar baru khususnya biomasa seperti wood chip, wood pellet, wood briquette dan cangkang sawit bisa terimplementasi dengan baik. Harga energi dan peraturan masalah lingkungan menjadi daya dorong penggunaan bahan bakar baru tersebut.  Tungku-tungku jenis fixed bed combustion yang paling umum digunakan pada sejumlah industri. Varian-varian tungku tersebut antara lain tipe grate furnace yakni travelling grate, fixed grate system, incline moving grate & horizontally moving grate, vibrating grate, cigar burner dan underfeed rotating grate, sedangkan tipe lainnyayakni underfeed stokers. Sedangkan tipe fluidized bed dan pulverized combustion pada umumnya digunakan oleh pembangkit listrik. Pertimbangan teknis pemilihan bahan bakar padat berbasis biomasa tersebut antara lain nilai kalor, kadar air, kadar abu, density/kepadatan, ukuran partikel, emisi, ketersediaan bahan bakar tersebut, dan kesesuaian dengan tungku pembakarannya. Pada akhirnya tingkat pembakaran paling optimal yang aman dan memenuhi standar lingkungan adalah tujuan penggunaan bahan bakar biomasa tersebut. 

Produksi Wood Pellet Dari Kebun Energi Kaliandra

Skema produksi wood pellet dari kebun energi kaliandra :

Memanfaatkan Panas Limbah Untuk Produksi Listrik , Yang Digunakan Untuk Menjalankan Pabrik Wood Pellet

Sebagian besar industri pengolahan kayu membutuhkan proses pengeringan sebelum kayu tersebut diolah lebih lanjut, misalnya pada industri kayu lapis dan barecore. Pada proses pengeringan tersebut pada umumnya juga dihasilkan banyak panas limbah atau panas yang hilang dan terbuang percuma. Panas limbah tersebut sebenarnya bisa dimanfaatkan dengan teknologi ORC (Organic Rankine Cycle) yakni pembangkit listrik yang menggunakan fluida organik yang memiliki titik didih rendah sebagai penggerak turbinnya sehingga kebutuhan panas juga tidak besar. Semakin besar industri pengolahan kayu otomatis juga semakin besar volume kayu yang dikeringkan dan juga panas limbah yang dihasilkan.

Perbedaan utama ORC dengan pembangkit listrik pada umumnya (steam turbine) terletak pada fluida yang digunakan, yakni pada ORC menggunakan fluida organik yang harganya lebih mahal dibandingkan dengan hanya air sebagai bahan baku steam untuk penggerak turbin. Fluida organik yang biasa digunakan pada ORC adalah refrigerant R-123 dan keuntungan lain dari teknologi ini adalah pembangkit listrik bisa dibuat kapasitas kecil, mulai sekitar 500 KW. Sedangkan pada steam turbine kapasitas terkecil pembangkitnya dikisaran 5 MW atau sangat besar untuk kebutuhan industri pada umumnya. Saat ini juga teknologi ORC juga belum banyak dikenal apalagi untuk diterapkan di Indonesia. 

Pada industri pengolahan kayu seperti barecore dan kayu lapis juga dihasilkan banyak limbah kayu. Limbah kayu baik berupa serbuk gergaji, limbah planner dan potongan-potongan kayu adalah bahan baku untuk pabrik wood pellet.  Industri pengolahan kayu dengan kapasitas besar yang cocok untuk konfigurasi tersebut, yakni dengan produksi limbah kayu rata-rata diatas 3 ton/jamnya dan mampu menghasilkan listrik dari ORC diatas 500 KW. Penentuan kapasitas pabrik wood pellet 3 ton/jam adalah karena kapasitas minimal yang memberi keuntungan menarik.  Disamping itu untuk produksi wood pellet bahan baku limbah-limbah kayu tersebut juga perlu disesuaikan untuk produksi wood pellet baik ukuran maupun kekeringannya. Keuntungan dari limbah-limbah yang dihasilkan dari industri kayu adalah limbah-limbah tersebut memiliki tingkat kekeringan yang tinggi sehingga juga tidak memerlukan proses pengeringan untuk produksi wood pellet tetapi sebaliknya yakni  malah dibasahi dengan air sampai kadar air tertentu sehingga bisa digunakan untuk produksi wood pellet.  Skema konfigurasi pembangkit listrik ORC dan listriknya digunakan untuk produksi wood pellet tampak seperti skema dibawah ini.

Selain teknologi ORC, panas limbah (waste heat) yang dihasilkan dari pengeringan kayu juga bisa sebagai pembangkit listrik dengan teknologi stirling engine. Tetapi teknologi stirling engine saat ini hanya efektif baru sampai kapasitas 100 KW sehingga tidak cocok apabila digunakan untuk operasional pabrik wood pellet. Pemanfaatan panas limbah untuk produksi listrik dengan teknologi strirling engine mungkin lain waktu bisa kita bahas. Bahkan untuk pemanfaatan energi panas menjadi listrik pada skala kecil atau mikro juga dapat kita saksikan pada kompor masak, dengan menggunakan teknologi thermo-electric generator (TEG). Panas sebagai suatu energi tidak semestinya kita buang percuma tetapi harus dimanfaatkan pada berbagai hal yang bermanfaat. 

Ketika Kebun Energi Kaliandra Untuk Produksi Wood Pellet Belum Dilirik

Saat ini sebagian besar pembangkit listrik di dunia menggunakan batubara sebagai bahan bakarnya. Batubara adalah bahan bakar padat yang ditambang / berasal dari perut bumi sehingga ketika dibakar akan menghasilkan emisi karbon positif. Saat ini didasari oleh kesadaran lingkungan yang meningkat maka bahan bakar biomasa khususnya wood pellet digunakan sebagai bahan bakar tambahan (cofiring) bahkan tidak sedikit yang telah seluruhnya menggunakan biomasa atau wood pellet. Segmen pasar pembangkit listrik adalah pasar besar yang menghendaki kapasitas besar dan kontinuitas pasokan, untuk itulah pasokan bahan baku wood pellet harus sangat diperhatikan. Prasyarat itu juga biasanya juga akan sulit apabila hanya dipenuhi dari bahan baku yang mengandalkan limbah-limbah penggergajian atau pengolahan kayu. Kebun energi adalah solusi untuk mengatasi masalah tersebut.

Kebun energi bukan hal baru sebagai upaya memproduksi biomasa kayu untuk energi. Kondisi Indonesia yang beriklim tropis dan tanah yang luas dan subur adalah hal yang patut kita bersyukur kepada Allah SWT. Ketika negara-negara sub-tropis mengeluarkan jutaan dollar dan berupaya keras untuk bisa mendapatkan hasil optimal dari kebun energi karena kondisi iklim dan tanah mereka, maka di Indonesia sebenarnya hal itu tidak perlu dilakukan. Banyak daerah di daerah sub-tropis yang tidak bisa ditanami sekaligus minimnya kuantitas dan kualitas cahaya matahari membuat tanaman terkendala untuk proses photosintesa. Sedangkan di Indonesia yang rata-rata 11 jam setiap hari mendapat sinar matahari sepanajang tahun maka proses photosintesis tidak bermasalah dan optimal. Konsekuensi hal tersebut adalah butuh waktu sekitar 4 tahun untuk menghasilkan produktivitas kayu menyamai kondisi di Indonesia. Mensyukuri nikmat Allah SWT salah satunya dengan menyadari kondisi tersebut dan mampu memanfaatkan kondisi tersebut untuk kemanfaatan yang besar.

Kebun Kaliandra di Sebuah Lereng Bukit di Jawa Tengah

Ada banyak manfaat dengan membuat kebun energi kaliandra, terutama manfaat lingkungan bisa menghidupkan tanah mati dan tidak terjadinya penggurunan (desertifikasi) hingga orientasi ekonomi yakni produktivitas biomasa kayu untuk produksi wood pellet. Tingginya kebutuhan wood pellet dunia seharusnya juga menjadi daya dorong untuk pembuatan kebun energi tersebut.

Proses Pemelletan Biomasa dan Menjaga Stabilitas Produksi Pabrik Wood Pellet

Karakteristik biomasa akan menentukan proses produksi termasuk bentuk die dan karakteristik produk wood pelletnya. Biomasa kayu adalah biomasa yang paling umum dan populer dari pemelettan biomasa tersebut. Bentuk die tidak bisa umum digunakan atau generik untuk semua jenis biomasa karena memiliki karakteristik sendiri-sendiri. Proses pemelletan (pelleting) yang efisien akan dihasilkan produk pellet dengan jumlah serbuk atau powder atau fine yang sangat sedikit artinya hampir semua partikel bahan yang diumpankan ke dalam pelletiser terkonversi menjadi pellet  tersebut. Ditinjau urutan proses yang terjadi dalam pelletiser maka biomasa akan mengalami hal-hal sebagai berikut sebelum akhirnya terbentuk menjadi pellet.

Sejumlah  bahan dari kayu tertentu ada yang mengembang lagi ketika keluar dari pelletiser atau secara umum pada alat pemadatan (densificator). Fenomena ini lebih mudah terlihat pada briket karena ukurannya lebih besar daripada pellet. Hal tersebut terjadi karena bahan tersebut menyerap lagi udara dari atmosfer sehingga menambah kelembaban pada pellet atau briket tersebut, padahal ketika partikel bahan masuk ke dalam die dengan adanya tekanan yang kuat dan suhu tinggi maka sejumlah uap air dalam partikel bahan akan keluar serta begitu juga lignin yang berfungsi sebagai perekat akan keluar pada tahap ini.

Pada wood pellet secara spesifik juga ada sedikit perbedaan tentang kualitas, logistik dan kebutuhan konsumen antara Eropa dan Amerika Serikat. Perbedaannya antara lain khususnya yaitu pada wood pellet untuk pasar Eropa umumnya menggunakan die dengan ukuran 6 mm sedangkan untuk pasar Amerika Serikat umumnya menggunakan die dengan ukuran seperempat inch atau 6,35 mm atau bisa juga menggunakan peralatan yang lebih cocok, misalnya untuk Eropa menyesuaikan dengan EN method sedangkan Amerika dengan ASTM method. Tetapi sektor yang berbeda juga memungkinkan penggunaan ukuran pellet yang berbeda. Sebagian besar retailer di Eropa menggunakan ukuran pellet 6 mm, sehingga apabila menggunakan U.S. standard dengan ukuran seperempat inch atau 6,35 mm dan setelah produksi juga biasanya akan ekspansi menjadi 6,5 mm membuat kurang diterima pasar Eropa. Selain itu pasar Eropa juga menyukai wood pellet dengan panjang 1,5 – 2 cm, sehingga tidak terlalu pendek dan tidak terlalu panjang. Durability juga menjadi faktor penting untuk target pasar tersebut, Eropa mengeluarkan persyaratan durability limit adalah 97,5 terutama untuk bulk industrial market, akan tetapi untuk bulk residential delivery sebagian besar distributor mencari produk dengan durability 98,5 – 99,0. Hal ini karena pada residential delivery pada umumnya menggunakan pneumatic conveyor dan adanya keinginan kuat untuk mengurangi fine (powder).    

Target pasar akan menentukan bagaimana proses produksi dari wood pellet tersebut. Pasar Asia dengan umur relative baru belum memiliki persyaratan seketat Eropa atau Amerika dengan target pengguna atau user juga ada perbedaan.  Jumlah permintaan yang besar dengan kualitas yang ketat juga membuat kebutuhan akan peralatan atau mesin yang handal menjadi mutlak dibutuhkan. Sejumlah produsen pelletiser untuk wood pellet juga telah menerapkan teknologi sensor panas pada pelletiser yang mereka buat sebagai pilihan bagi produsen wood pellet. Teknologi ini termasuk pemasangan sensor panas tinggi langsung pada roller untuk memantau secara real time suhu kritisnya. Tujuan penggunaan teknologi tersebut adalah untuk mengurangi downtime dan kecelakaan yang disebabkan oleh overheating pada roller dan bearing shaft sehingga target produksi bisa dicapai dengan mudah.

Sedangkan untuk supplai pasokan bahan baku wood pellet, limbah-limbah penggergajian kayu maupun limbah pengolahan kayu bisa digunakan tetapi kebun atau hutan energi akan menjadi pilihan terbaik terutama untuk orientasi jangka panjangnya. Manajemen atau pengelolaan hutan (forest management service) yang baik akan menghasilkan pasokan bahan baku yang berkesinambungan (sustainable). Optimalisasi penggunaan lahan di sejumlah lokasi, pemilihan jenis tanaman yang sesuai dan ditunjang kondisi iklim tropis yang menunjang adalah beberapa hal yang mendukung integrasi kebun atau hutan energi dengan usaha wood pellet. Tanaman SRC atau spesies tanaman dengan rotasi cepat seperti kaliandra sangat sesuai untuk tujuan tersebut. Kita patut bersyukur kepada Allah SWT karena lokasi di Indonesia yang beriklim tropis membuat produktivitas tanaman kaliandra bisa 4 kali lebih cepat daripada yang beriklim sub tropis atau konkritnya 4 tahun poplar dan willow di Eropa sama seperti 1 tahun kaliandra di Indonesia. Faktor ketersediaan bahan baku merupakan salah satu faktor kunci kesuksesan usaha wood pellet sehingga perlu perhatian khusus tersendiri.