Replanting Kebun Sawit dan Pemanfaatan Limbah Batang Sawit Tua (Versi Presentasi)

Tanaman tua menjadi salah satu faktor menurunnya produktivitas kelapa sawit. Pohon sawit mulai terjadi penurunan produktivitas setelah 20 tahun dan perlu diganti setelah 25 tahun. Hal ini sehingga peremajaan atau replanting harus dilakukan berkala sesuai umur tanaman tersebut.

Disamping itu kebutuhan minyak sawit terus seiring meningkat pertumbuhan jumlah penduduk dunia. Untuk pasar domestik atau dalam negeri, penggunaan untuk biofuel berupa campuran wajib minyak sawit dalam biodiesel 40% (B40) tahun ini dan sedang dikaji menjadi 50% (B50) pada tahun 2026, serta untuk campuran 3% untuk bahan bakar jet pada tahun 2026, selanjutnya untuk pasar internasional juga kebutuhannya terus meningkat. Tujuan utama minyak sawit dari Indonesia yakni India, China, Pakistan, Bangladesh, Amerika Serikat,  Belanda, Spanyol, Italia, Mesir dan Afrika Selatan.  

Replanting kebun sawit menjadi sangat penting dilakukan karena akan bisa menjaga produktvitas kelapa sawit berkelanjutan dan menghindari atau mengurangi deforestasi untuk lahan baru. Potensi volume limbah batang sawit tua yang dihasilkan sangat besar dan juga ada banyak opsi pemanfaatannya seperti bioenergy, biocarbon, biomaterial, biofuel dan biochemical.

Untuk membaca dan mendapatkan presentasinya, silahkan download disini.    

Size Reduction : Shredder atau Chipper ?

Banyak sekali proses produksi pengolahan biomasa yang membutuhkan pengecilan ukuran (size reduction). Dengan size reduction tersebut maka bahan baku biomasa memiliki ukuran dan bentuk yang lebih kecil dan seragam, sehingga memudahkan proses lanjutannya. Setelah dikecilkan ukurannya tersebut maka luas permukaan atau bidang kontaknya menjadi semakin besar sehingga proses pengeringan akan lebih efisien khususnya pada pengeringan kontinyu. Ukuran yang kecil dan seragam tersebut juga memudahkan handlingnya. Size reduction biasa digunakan pada proses awal / pretreatment sebelum proses utama / inti dari pengolahan suatu biomasa.

Biomasa khususnya yang berasal dari tumbuh-tumbuhan juga memiliki bentuk dan ukuran yang bermacam-macam. Hal tersebut sangat mempengaruhi alat size reduction yang digunakan. Biomasa berserabut seperti sabut kelapa atau tandan kosong kelapa sawit akan lebih efektif dan efisien dikecilkan ukurannya dengan shredder daripada chipper. Hal tersebut karena struktur serabut yang dominan dan ulet tersebut lebih mudah dikoyak arau dicabik dan dihancurkan daripada dipotong-potong seperti menggunakan pisau. 

Sedangkan biomasa kayu-kayuan yang memiliki karakter keras, getas dan bentuk memanjang maka penggunaan chipper lebih efektif dan efisien dibandingkan dengan shredder. Karakter kayu tersebut lebih mudah dipotong-potong dengan alat seperti pisau untuk size reductionnya. Output atau produk dari shredder dan chipper juga berbeda ditinjau dari ukuran dan bentuknya. Kayu produk dari mesin chipper biasa disebut wood chip (kayu serpih) dan bentuk seperti kayu yang dicacah-cacah, sedangkan output dari shredder berbentuk koyakan-koyakan. 

Produk pengolahan biomasa menjadi energi yakni dengan pemadatan (densification) menjadi pellet atau briket, maupun rute thermokimia seperti pirolisis, gasifikasi dan pembakaran banyak dilakukan saat ini. Apabila ukuran dan bentuk biomasa dari alat size reduction tersebut sudah sesuai, maka bisa langsung digunakan. Tetapi apabila bentuk dan ukuran belum sesuai maka perlu dilanjutkan dengan tahap size reduction berikutnya yakni penggunaan hammer mill sehingga didapat produk biomasa yang bisa seukuran seperti serbuk gergaji (sawdust). Pada produksi pellet dan briket ukuran partikel biomasa perlu dibuat sekecil sawdust tersebut, sehingga pemadatan (densifikasi) menjadi optimal. Sedangkan pada proses thermokimia, ukuran biomasa menjadi partikel kecil seperti sawdust biasanya untuk peralatan yang melakukan fluidisasi misalnya fluidized bed combustion. 

Preparasi Biomasa, Tahapan Penting Pada Pengolahan Biomasa

Biomasa pada umumnya memiliki karakteristik berupa ukuran bervariasi dan juga kadar airnya, demikian juga sejumlah pengotor yang terikut dengannya. Sedangkan untuk bisa diolah menjadi berbagai macam produk, maka hal-hal tersebut diatas harus disiapkan terlebih dahulu supaya ukurannya seragam, ukurannya juga perlu dikecilkan, kadar air juga perlu disesuaikan, dan juga pengotor-pengotornya dikurangi bahkan kalau bisa dihilangkan semaksimal mungkin. Apa saja produk pengolahan biomasa yang membutuhkan preparasi atau persiapan tersebut? Hampir semua pengolahan biomasa membutuhkan persiapan tersebut, sehingga tahapan ini menjadi sangat penting dan tidak bisa dilewati.Kebersihan biomasa misalnya berperan sangat penting bagi kelancaran produksi pengolahan biomasa tersebut seperti produksi wood pellet dan wood briquette, dua produk pemadatan biomasa (biomass densification) yang sangat populer hari ini, untuk lebih detail bisa dibaca disini.

Pengecilan ukuran (size reduction) juga sangat banyak digunakan untuk pengolahan biomasa tersebut. Pengecilan ukuran yang bertujuan menyeragamkan ukuran biomasa tersebut ada yang bisa dilakukan dengan satu tahap, tetapi ada juga yang perlu hingga dua tahap atau lebih. Pada kapasitas kecil atau kurang dari 3 ton/jam tahap pengecilan ukuran bisa dilakukan dengan satu tahap. Tetapi untuk kapasitas lebih besar umumnya dua tahap atau lebih. Hal tersebut juga tergantung target ukuran partikel biomasa untuk pengolahan lanjut, sebagai contoh pada produksi wood pellet dan wood briquette, pengecilan ukuran dilakukan hingga seukuran serbuk gergaji (sawdust). 

Pengeringan juga merupakan tahapan yang hampir tidak bisa dilewatkan. Pada umumnya biomasa memiliki kadar air cukup tinggi, sehingga perlu dikeringkan atau dikurangi kadar airnya. Jika kadar air cukup tinggi misalnya lebih dari 50% maka pengeringan dengan pengering biasa tidak cukup, sehingga perlu tambahan perlakuan misalnya dengan press mekanik sebelum dimasukkan ke alat pengering. Ada banyak jenis pengering yang bisa digunakan untuk pengeringan biomasa tersebut tergantung ukuran partikel, volume/kapasitas dan tingkat kekeringan yang diinginkan. Sebagai contoh pada produksi wood pellet dan wood briquette, sebagian besar menggunakan pengering tipe drum dryer (rotary dryer) single pass cocurrent flow. Mengapa aliran pemanasan tersebut menggunakan aliran searah (cocurrent)? Penjelasannya bisa dibaca disini. Pengering lain yang juga banyak digunakan yakni belt dryer dan flash dryer. Efisiensi energi yang tinggi, kemudahan operasional, harga peralatan, dan kapasitas pengeringan menjadi pertimbangan pemilihan pengering tersebut. Sebagai contoh pengering dapat menggunakan gasifikasi (heat gasifier) untuk sumber energinya, bisa dibaca disini. Untuk lebih detail tentang dryer, bisa dibaca disini. 

Praktisnya apa saja pengolahan biomasa yang membutuhkan serangkaian preparasi tersebut? Produksi pellets dan briquette, pyrolysis, gasifikasi, pembakaran adalah beberapa pengolahan atau konversi biomasa yang membutuhkan preparasi tersebut. Kondisi Indonesia saat ini belum banyak pengolahan biomasa tersebut, misalnya wood pellet yang produksinya sekitar 80 ribu ton/tahun sementara Malaysia hampir 4 kali lipatnya, bahkan Vietnam lebih dari 10 kali lipat produksi Indonesia. Seiring kenaikan harga minyak bumi yang mencapai US$ 70/barrel dan kelangkaan LPG untuk rumah tangga permintaan akan wood pellet juga meningkat. Selain kontinuitas pasokan bahan baku yang bisa diperoleh dari kebun energi, peralatan produksi yang memadai dibutuhkan untuk peningkatan produksi dan kualitas wood pellet Indonesia. 

Untuk produksi wood pellet saat ini hampir semua masih menggunakan pelletiser import karena belum ada produksi dalam negeri. Sehingga akan lebih baik pabrik wood pellet yang dibangun hanya pelletiser saja yang import sedangkan alat-alat produksi lainnya diproduksi di dalam negeri. Sedangkan untuk wood briquette tipe screw press hampir semua peralatan telah bisa diproduksi di dalam negeri. Wood briquette sebagai produk intermediate dari pabrik sawdust charcoal briquette telah lama industrinya beroperasi di Indonesia sehingga penguasaan teknologi serta pembuatan peralatannya telah bisa dikuasai. Sebagai sama-sama teknologi densifikasi/pemadatan biomasa tahap preparasi sebelum dipadatkan baik dibriketkan maupun dipelletkan adalah sama. Sedangkan untuk proses pyrolysis dan gasifikasi, preparasi biomasa umumnya lebih mudah karena tidak perlu hingga seukuran serbuk gergaji, tetapi cukup seukuran wood chip. Bagi pembaca atau produsen wood pellet dan wood briquette ataupun pengolahan biomasa lainnya yang membutuhkan peralatan preparasi biomasa atau complete line wood pellet /wood briquette bisa mengontak kami di eko.sbs@gmail.com

Size Reduction dan Proses Konversi Biomasa

Ukuran Partikel Sawdust

Konversi biomasa thermal seperti pembakaran, gasifikasi dan pirolisis maupun pemadatan seperti pembriketan dan pemelletan mutlak membutuhkan size reduction atau pengecilan ukuran sampai ukuran partikel tertentu dari biomasa asalnya. Ukuran biomasa awal, ukuran partikel output dan kapasitas yang dikehendaki akan sangat berpengaruh terhadap jenis alat atau mesin yang digunakan. Unit konversi biomasa thermal maupun pemadatan akan membutuhkan ukuran partikel berbeda sebagai umpan atau inputnya. Secara mobilitas, saat ini telah ada berbagai unit size reduction yang stasioner maupun mobile,yang aplikasinya sesuai situasi dan kondisi yang mempengaruhinya.

Handling Sawdust di Industri

Pada konversi thermal, ukuran partikel output umumnya lebih besar daripada untuk proses pemadatan. Sedangkan pada proses pemadatan biomasa umumnya dibutuhkan ukuran partikel lebih kecil berkisar 4 mm sebagai inputnya, misalnya ketika hendak memproduksi wood pellet dengan diameter 6 mm, maka dibutuhkan ukuran partikel  4 mm, sedangkan bila wood pellet dengan diameter lebih besar ingin diproduksi maka ukuran partikel yang diperlukan juga lebih besar.  Apabila bahan bakunya memiliki ukuran besar seperti balok kayu umumnya akan digunakan 2 tahap size reduction untuk mencapai ukuran partikel yang dikehendaki, yakni chipper dan hammer mill, tetapi bisa juga dengan alat seperti wood crusher yang menepungkan batang kayu dengan sekali proses.  Batang kayu berukuran kecil dengan diameter kurang dari 10 cm bisa menjadi serbuk kayu dengan ukuran partikel rata-rata 4 mm dengan sekali proses, dengan alat kombinasi chipper dan hammer mill.Pertimbangannya tergantung antara lain kefektifan, cost produksi , perawatan & perbaikan serta harga unit itu sendiri.

Small Scale Size Reduction Unit

Large Scale Size Reduction Unit

Moblie chipper

Ada berbagai alat chipper tersedia saat ini, yakni drum chipper, disc chipper, screw chipper dan wheel chipper. Big drum chipper mampu bekerja dengan ukuran batang kayu hingga diameter 1 m, sedangkan disc chipper akn efektif untuk ukuran diameter batang kayu lebih kecil. Studi kasus pada industri wood pellet ada beberapa industri yang menggunakan 2 tahap size reduction, yakni chipper dan diikuti hammer mill dan sejumlah industri wood pellet hanya membutuhkan 1 tahap proses size reduction. Menepungkan bahan baku basah lebih sulit dengan hammer mill karena material bahan baku tersebut cenderung menutup lubang screen untuk keluaran output produk, tetapi resiko kebakaran dan ledakan lebih kecil ketika memroses bahan baku basah di hammer mill. Logam rotor untuk hammer mill umumnya dilapisi carbide metal untuk meningkatkan kekerasannya. Pengeringan juga akan lebih cepat ketika ukuran partikelnya lebih kecil. Beberapa pabrik wood pellet juga melakukan proses size reduction dengan ukuran partikel cukup besar yakni 1-2 cm kemudian dikeringkan dan dilakukan size reduction sekali lagi begitu keluar dari pengering dengan hammer mill hingga ukuran partikel yang dikehendaki. Hammer mill adalah alat yang biasa digunakan sebagai final size reduction sebelum masuk ke unit proses selanjutnya.    

Hammer Mill