Green Aluminium dan Peran Energi Berbasis Biomasa

Kebutuhan alumunium diprediksi semakin besar yakni meliputi sektor konstruksi, transportasi (termasuk pesawat terbang) dan otomatif, peralatan rumah tangga dan peralatan elektronik. Produksi green alumunium dari pertambangan bauksit lalu diolah menjadi alumina sebagai produk antara dari pemurnian / refining bauksit dan menjadi produk akhir berupa alumunium adalah sangat ideal. Produksi alumunium khususnya dari pengolahan alumina menjadi alumunium membutuhkan energi listrik yang sangat besar, untuk produksi sekitar300.000 ton/tahun alumunium dibutuhkan energi listrik sekitar 1 GW (1.000 MW). Untuk memenuhi kebutuhan energi listrik tersebut perlu dibangun pembangkit listrik yang sangat besar. Dan apabila menggunakan sumber energi berbasis fossil khususnya batubara maka kebutuhannya akan sangat besar.

PT Inalum di Sumatera Utara adalah contoh produksi green aluminumium pada produksi alumunium dari alumina. Hal ini karena produksi alumunium dari alumina tersebut menggunakan sumber energi dari PLTA (pembangkit listrik tenaga air) untuk mencukupi kebutuhan listriknya.  Tetapi selama 40 tahun lebih pabrik alumunium tersebut mengimport jutaan ton alumina sebagai bahan bakunya. Dan setelah pabrik alumina dari bauksit di Mempawah, Kalimantan Barat beroperasi maka sebagian besar alumina sebagai bahan baku PT Inalum akan disuplai dari pabrik alumina di Mempawah tersebut. Sekitar 1 juta ton alumina akan dihasilkan dari pabrik alumina di Mempawah, Kalimantan Barat tersebut atau lebih dari 80% dari kebutuhan alumina PT Inalum di Sumatera Utara. 

Produksi alumina dari bauksit juga membutuhkan energi listrik yang besar sehingga perlu adanya pembangkit yang mampu memenuhi kebutuhan listrik untuk operasional pabrik tersebut. Sebagian besar dari pabrik alumina juga masih menggunakan sumber energi fosil untuk produksi listriknya. Untuk upaya dekarbonisasi maka penggunaan energi terbarukan seperti yang berbasis biomasa yakni wood pellet bisa dilakukan. Penggunaan wood pellet dengan rasio cofiring bertahap bisa dilakukan hingga akhirnya bisa fulfiring atau 100% menggunakan wood pellet atau energi berbasis biomasa lainnya.

 

Kebutuhan energi terbarukan khususnya berbasis biomasa tersebut sangat besar dan berkelanjutan sehingga dibutuhkan sumber biomasa yang mampu memenuhi kebutuhan tersebut. Sumber biomasa tersebut bisa berasal dari biomasa kayu-kayuan maupun biomasa limbah-limbah pertanian. Sumber biomasa kayu-kayuan bisa berasal dari limbah hutan, limbah industri pengolahan kayu maupun kayu produksi kebun-kebun energi. Sedangkan dari sumber limbah-limbah pertanian bisa berasal dari limbah pertanian dan perkebunan maupun dari limbah agro-industri. Sertifikat keberlanjutan juga perlu mendapat perhatian bahkan dalam beberapa waktu mendatang bisa menjadi suatu kewajiban terkait asal sumber energi berbasis biomasa tersebut.  

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.

Pellet Biomasa (Biomass Pellet) di India

India memiliki ratusan juta limbah biomasa khususnya dari limbah-limbah pertanian atau sekitar 230 juta ton per tahun. Ratusan juta ton limbah biomasa tersebut tentu saja menjadi masalah lingkungan terutama karena limbah tersebut sebagian besar hanya dibakar begitu saja di ladang-ladang yang asapnya mencemari lingkungan, tetapi di sisi lain akan menjadi solusi yakni untuk program dekarbonisasi dan perubahan iklim. Secara teknis limbah biomasa dari limbah pertanian tersebut akan diolah menjadi pellet bahan bakar (biomass pellet) yang digunakan untuk bahan bakar di pembangkit listrik secara cofiring. Pada tahap awal pemerintah India menargetkan 5% 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 pendek yakni hanya satu tahun saja sejak diperintahkan pada 8 Oktober 2021 dan mulai berlaku pada Oktober 2022 atau tahun ini, sehingga perlu upaya keras untuk mencapai target tersebut. Sedangkan pada tahun 2021 permintaan wood pellet dunia untuk pembangkit listrik hanya sekitar 23 juta ton saja. 

Pembuatan pabrik-pabrik untuk produksi biomass pellet harus dilakukan segera untuk mencapai target produksi tersebut. Pabrik-pabrik tersebut juga harus didukung kesiapan logistik untuk menyuplai bahan baku sehingga pabrik bisa selesai dibangun, maka produksi biomass pellet bisa secepatnya dilakukan. Dengan rata-rata kapasitas pembangkit listrik di India 275 MW maka dengan rasio cofiring 5% maka kebutuhan biomass pellet setiap tahunnya diperkirakan 50 ribu ton atau 170 ton setiap harinya. 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, maka pendistribusian biomass pellet tersebut juga merupakan tantangan tersendiri. Pabrik 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.

Biomass pellet atau agri-waste pellet, yakni pellet dari limbah-limbah pertanian memang memiliki sejumlah perbedaan dengan wood pellet. Kayu sendiri juga merupakan bagian dari biomasa sehingga bisa juga disebut biomass pellet. Biomasa memiliki himpunan lebih luas, diantaranya wood pellet dan agri-waste pellet. Agri-waste pellet memiliki kadar abu lebih besar, juga beberapa memiliki kandungan klorin, kalium dan silika lebih besar pada abu tersebut. Kandungan zat-zat tersebut tidak ramah terhadap pipa-pipa pertukaran panas pada boiler yang akan menyebabkan fouling dan korosif, sehingga selain efisiensi boiler menurun juga umur pakai dari boiler tersebut menadi lebih pendek. Selain itu panen dari produk-produk pertanian biasanya bersamaan pada waktu-waktu tertentu, sedangkan pabrik pellet harus terus berproduksi setiap hari. Hal ini sehingga perlu menyimpan dan mengalokasikan bahan baku berupa limbah pertanian untuk produksi rutin pellet tersebut. Dan karena limbah-limbah pertanian tersebut tidak bisa dibiarkan begitu saja di area pertanian sehingga butuh investasi tambahan berupa gudang-gudang penyimpanan dan untuk bisa menyimpan lebih banyak limbah pertanian maka perlu dipadatkan sementara dengan cara baling. Hal-hal tersebut  biasanya memang tidak terjadi pada produksi wood pellet, sehingga pendekatan produksi agri-waste pellet tersebut berbeda. 

Dan karena kimia abu limbah-limbah pertanian tersebut menyebabkan banyak masalah pada operasional pembangkit listrik maka penggunaanya juga dibatasi. Dengan rasio cofiring 5% memang masalah tersebut masih bisa ditoleransi, tetapi ketika rasionya diperbesar maka dampaknya akan semakin nyata. Perkecualian pada pembangkit tipe CFB (circulating fluidized bed) yang bisa menggunakan 100% pellet limbah pertanian tersebut, tetapi di India pembangkit listrik yang menggunakan teknologi CFB sangat kecil, yakni sekitar 1% saja (9-10 unit). Indonesia dan Malaysia juga menghasilkan bahan bakar biomasa yang mirip dengan pellet dan bahkan di pasar internasional menjadi kompetitor pellet, yakni cangkang sawit atau PKS (palm kernel shell). Volume PKS juga mencapai jutaan ton, sehingga bisa di export ke India untuk membantu memenuhi kebutuhan India terhadap biomass pellet, yang selama ini terutama untuk export ke Korea dan Jepang. PKS juga dihasilkan oleh sejumlah negara di Afrika Barat. Tetapi sepertinya pemerintah India untuk saat ini akan memprioritaskan penggunaan limbah pertanian mereka dulu, sehingga belum memberikan dukungan finansial untuk import bahan bakar biomasa tersebut.  

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 untuk memenuhi kebutuhannya. Dengan rasio cofiring yang direncanakan saat ini yakni 5% 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 besar.

Densified Biomass (Biomass Pellet & Biomass Block) untuk Animal Bedding

Berbeda dengan wood pellet yang digunakan untuk bahan bakar sehingga kualitas atau karakteristiknya ditinjau dari sisi pembakaran seperti nilai kalor, kadar abu hingga kimia abu, wood pellet yang digunakan untuk animal bedding memiliki persyaratan kualitas yang berbeda. Pada wood pellet untuk bahan bakar faktor performa dan efisiensi pembangkit listrik menjadi tolok ukurnya, sedangkan pada wood pellet pada animal bedding faktor kesehatan hewan ternak menjadi tolok ukurnya. Penggunaan animal bedding terutama pada daerah-daerah subtropis atau daerah dengan empat musim dan kebutuhannya semakin meningkat pada musim dingin. Penggunaan wood pellet untuk animal bedding memang tidak sepopuler wood pellet untuk bahan bakar sehingga juga penggunaannya juga tidak sebanyak penggunaan untuk bahan bakar. Untuk animal bedding kualitas wood pellet yang dipersyaratkan adalah kemampuan menyerap air, tidak terlalu keras (kepadatan rendah), tidak mengandung bahan berbahaya dan tekstur yang lembut. Tidak hanya wood pellet yang biasa digunakan sebagai animal bedding tersebut tetapi juga biomass block. 

Dengan dipadatkan (densification) seperti pellet dan block tersebut maka biaya transportasi lebih murah, memudahkan penyimpanan dan penggunaannya. Dalam sejarahnya animal bedding yang mula-mula digunakan adalah jerami (straw) karena mudah didapatkan dan banyak tersedia. Kekurangan jerami seperti penyerapan air rendah sehingga urine lebih banyak mengalir keluar daripada terserap dan juga setelah tercampur urine dan kotoran ternak juga masih bisa dimakan oleh hewan ternak tersebut sehingga sering menyebabkan sakit perut mendorong inovasi untuk animal bedding tersebut. Selain itu jerami juga sering mengandung cukup banyak debu dan membutuhkan ruangan luas untuk penyimpanan. Serutan kayu (wood shaving) adalah material animal bedding selanjutnya yang lebih baik daripada jerami. 

Wood shaving dalam bentuk bal biasa diperjualbelikan untuk animal bedding ini. Debu-debu juga dipisahkan sebelum wood shaving dibuat bal, sehingga tidak menjadi masalah pernafasan pada hewan tertentu seperti kuda dan sapi perah. Kemampuan penyerapan air wood shaving juga lebih baik daripada jerami yakni berkisar 260% sampai 420% sedangkan jerami dikisaran 200% saja. Sejumlah produsen bahkan memperkaya wood shaving tersebut dengan enzyme dan bakteri untuk mengikat amonia sehingga tidak lepas ke udara. Produk ini membuat masa pakai animal bedding lebih lama dan setelah itu bisa menjadi pupuk kompos yang bagus. Tetapi karena kepadatan bal dari wood shaving tersebut cukup rendah yakni kurang dari 200 kg/m3 sehingga kurang ekonomis untuk transportasi dan penggunaan jarak jauh. Hal tersebut sehingga pemadatan biomasa (biomass densification) menjadi wood pellet atau biomass pellet dan biomass block menjadi solusi masalah tersebut.

 

Sejumlah produk pemadatan biomasa di atas sudah digunakan untuk animal bedding. Di sejumlah negara empat musim seperti kuda, sapi perah dan ayam menggunakan animal bedding sehingga secara tidak langsung produk ini mendukung ketahanan pangan khususnya sumber protein hewani seperti daging dan susu. Faktor penting lainnya bahwa produk-produk animal bedding tersebut bukan berasal dari biomasa yang mengandung bahan berbahaya atau harus berasal untreated wood jika berasal dari biomasa kayu, sehingga bahan baku dari kayu yang dicat, dipelitur, didempul atau mengandung bahan kimia lainnya tidak bisa digunakan. Sedangkan untuk bahan baku di atas, albasia atau sengon adalah jenis kayu lunak, EFB (empty fruit bunch) atau tandan kosong kelapa sawit, OPT atau batang sawit biasa didapat saat replanting perkebunan sawit dan cocopeat adalah sideproduct dari industri cocofiber atau pengolahan sabut kelapa. 

Pellet Sekam Padi atau Briket Sekam Padi?

Truk mengangkut sekam padi, photo dari sini

Produksi padi Indonesia tahun 2008 diperkirakan mencapai 59,9 juta ton gabah kering giling (GKG) dengan komposisi sekam 25% berarti potensi sekam mencapai 15 juta ton/tahun. Walaupun  jumlahnya berlimpah tetapi umumnya pemanfaatannya masih belum optimal, hal itu karena sekam padi memiliki bulk density rendah dan nilai kalornya relatif kecil karena tingginya kandungan abu. Supaya sekam padi tersebut bisa dimanfaatkan secara optimal salah satu solusinya adalah dengan pemadatan (densification). Dengan dipadatkan tersebut sekam padi bisa lebih mudah digunakan, ekonomis dalam transportasi dan memudahkan penyimpanannya. Tumpukan sekam padi dalam jumlah besar juga memiliki kecenderungan besar untuk terbakar. Sekam kering tersebut mudah berterbangan seperti debu sehingga konsentrasi tinggi dalam ruangan akan mudah terbakar dan membahayakan. Pemadatan sekam padi akan sekam padi berukuran lebih besar, padat dan berat sehingga tidak mudah berterbangan atau dengan kata lain juga mengurangi resiko terjadinya kebakaran tersebut.

 Kebutuhan bahan bakar biomasa semakin meningkat akhir-akhir ini. Hal tersebut mendorong pemanfaatan limbah-limbah pertanian dan industri pengolahan kayu. Limbah-limbah tersebut pada awalnya tidak termanfaatkan dan cenderung mencemari lingkungan, tetapi saat ini mulai banyak diolah untuk produksi bahan bakar biomasa. Sebuah upaya positif tentunya karena selain meminimalisir masalah lingkungan akibat limbah tersebut juga merupakan aktivitas bisnis yang menguntungkan. Produksi bahan bakar biomasa tersebut bisa dimulai dari kapasitas menengah hingga kapasitas besar, dari kapasitas beberapa ratus ton atau ribuan ton per bulan hingga ratusan ribu ton per bulan. Walaupun potensi di Indonesia besar tetapi umumnya pemanfaatan limbah-limbah tersebut belum maksimal sehingga produksi bahan bakar biomasa secara komersial umumnya masih kecil. 

Briket dan pellet adalah produk pemadatan biomasa (biomass densification) tersebut. Briket dan pellet pada dasarnya memiliki karakteristik tersendiri, walapun secara fisik bisa langsung mudah dikenali dari ukuran briket yang lebih besar daripada pellet. Teknologi pembriketan juga lebih beragam dibandingkan pellet sehingga demikian juga dengan output berupa produk briket tersebut, untuk lebih detail bisa dibaca disini. Untuk sekam padi untuk penggunaan sebagai bahan bakar industri, produksi industrial briquette dengan mechanical press paling sesuai. Hal tersebut karena secara teknis lebih mudah dan secara ekonomi lebih murah. Walaupun sekam padi tersebut juga bisa dibuat pellet tetapi biaya akan lebih mahal. Hal tersebut disebabkan karena sekam padi sangat abrasif karena kandungan abu yang besar dengan komponen utama penyusunnya berupa silika. Ring die dan roller press pada pelletiser akan cepat aus karena material yang abrasif tersebut. Produksi briket sekam padi dengan screw extruder juga bisa dan memungkinkan, bahkan sejumlah negara seperti Pakistan, Nepal, Bangladesh, Vietnam dan Thailand juga sudah melakukannya. Tetapi dengan material abrasif tersebut maka biaya produksi juga tinggi. Briket yang dihasilkan dengan screw extruder juga panjang sehingga biasanya perlu dipotong-potong untuk pemakaiannya sehingga pemakaian screw extruder juga menjadi kurang praktis. Dengan mechanical press ukuran briket bisa dipotong kecil-kecil dengan mudah sehingga memudahkan juga pada pemakaiannya.