Membuat Biomass Pellet Fuel yang Boiler Friendly

Wood pellet dan Agro-waste Pellet

Biomass pellet fuel, baik yang berasal dari limbah pertanian (agro-waste) dan biomasa berkayu harus memenuhi spesifikasi teknis pada alat-alat atau teknologi penggunanya. Nilai kalor, kadar abu dan kimia abu  adalah beberapa parameter kunci pada kualitas bahan bakar biomass pellet tersebut. Limbah-limbah pertanian pada umumnya memiliki nilai kalor lebih rendah dan kadar abu lebih tinggi, sedangkan dari biomasa kayu-kayuan pada umumnya memiliki nilai kalor yang lebih tinggi dengan kadar abu lebih rendah. Nilai kalor dan kadar abu adalah dua hal saling berkait, semakin tinggi nilai kalor berarti semakin rendah kadar abu dan sebaliknya. Kimia abu dalam beberapa hal menjadi masalah untuk penggunanya. Kimia abu seperti Na (sodium/natrium), K (potassium/kalium), S (sulphur/belerang) dan Cl (chlorine) serta dalam beberapa kasus Si (silika) adalah beberapa kimia abu yang dipermasalahkan itu. Setiap biomasa baik limbah pertanian dan biomasa kayu-kayuan memiliki unsur-unsur kimia abu tersebut dalam level yang berbeda-beda.

Pipa-pipa boiler khususnya pada pembangkit listrik dengan pembakaran suhu tinggi (lebih dari 1.000 C) sangat peka terhadap kimia-kimia abu tersebut. Konsekuensinya bahan bakar biomasa pellet yang tidak memenuhi nilai kalor, kadar abu dan kimia abu yang dipersyaratkan maka akan ditolak sebagai bahan bakar boiler tersebut. Persyaratan bahan bakar pellet biomasa untuk pembangkit listrik adalah yang paling ketat dibandingkan yang lainnya, hal ini terutama karena operasional suhu tinggi dan kebutuhannya yang besar. Pada operasional suhu tinggi tersebut sejumlah unsur-unsur kimia abu akan meleleh, menjadi kerak dan bersifat korosif. Transfer panas dan keamanan proses tersebut akan terganggu. Hal ini sangat merugikan bagi pembangkit listrik yang bersangkutan. Sedangkan pada operasional boiler-boiler untuk industri baik skala kecil dan menengah maka suhu operasinya (berkisar 700 C) tidak setinggi pembangkit listrik, sehingga juga persyaratannya akan lebih longgar. Demikian juga untuk kebutuhan rumah tangga terutama pada pemanas ruangan pada musim dingin.       

Leaching adalah jenis proses yang digunakan untuk menghilangkan berbagai kandungan kimia abu yang tidak dikehendaki tersebut. Leaching pada biomasa untuk mendapat karakter kualitas bahan bakar yang dikehendaki juga telah banyak digunakan oleh sejumlah industri. Proses leaching dilakukan pada tahap awal proses produksi pellet biomasa tersebut. Jenis pelarut, waktu proses ataupun berbagai treatment lain akan bervariasi tergantung dari jenis biomasanya dan level target unsur kimia yang dikehendaki.

Photo diambil dari sini 

Kebun energi saat ini juga sudah banyak dikembangkan oleh berbagai pihak untuk mendapatkan suplai pasokan bahan baku yang stabil dalam jangka panjang. Kebun energi tersebut terdiri dari tanaman atau pohon rotasicepat (SRC) sehingga bisa kurang dari 1 tahun sudah bisa dipanen biomasa kayu-kayunya dan bisa trubus atau tumbuh lagi tanpa replanting hingga bertahun-tahun. Kaliandra adalah salah satu tanaman atau pohon rotasi cepat tersebut yang cocok untuk produksi wood pellet. Kaliandra yanng ditanam di Indonesia dengan iklim tropis memiliki banyak kelebihan antara lain karena kecepatan produktivitas kayunya. Tetapi pada umumnya tanaman rotasi cepat seperti willow, poplar dan sebagainya, begitu juga kaliandra memiliki beberapa kandungan kimia yang harus dikurangi atau dihilangkan untuk mendapatkan kualitas bahan bakar pellet yang bisa diterima khususnya pembangkit listrik. Penghilangan kimia tertentu dari biomasa tersebut dilakukan dengan cara proses leaching seperti penjelasan diatas. Pada akhirnya bahan bakar biomasa pellet ataupun wood pellet yang biomass powerplant boiler friendly bisa diproduksi.        

Bahan Bakar Pellet dan Briket Untuk Industri Makanan dan Minuman

Bahan bakar sebagai sumber energi di industri makanan dan minuman adalah kebutuhan primer yang selalu dibutuhkan. Bahan bakar yang ramah lingkungan, handling yang mudah, murah dan mudah tersedia selalu dicari-cari oleh produsen industri makanan dan minuman tersebut. Bahan bakar berbasis biomasa yakni pellet dan briket merupakan piliha ideal untuk hal kebutuhan tersebut. Keunggulan pellet dan briket adalah :
1. Bahan bakar ramah lingkungan dan terbarukan
2. Nilai kalor tinggi  umumnya lebih dari 4000 kkal/kg
3. Kadar abu rendah dan fly ash ketika dibakar minimal
4. Efisiensi pembakaran tinggi konsisten karena kadar airnya rendah
5. Kepadatan tinggi sehingga menghemat biaya transportasi
6. Bentuknya seragam sehingga memudahkan transportasi,      penyimpanan, pengumpanan dan pembakaran
7. Pembakaran lebih homogen dibandingkan batubara
8. Polusi sangat rendah karena kandungan sulphur hampir nol
9. Semakin dicari karena kenaikan bahan bakar fossil

Sejumlah industri telah melakukan konversi dari bahan bakar fossil ataupun kayu bakar ke pellet maupun briket karena keunggulan-keunggulannya tersebut.  Berikut beberapa tipe wood pellet burner dengan pengumpanan otomatis (automatic feed burner types) yang banyak digunakan yakni :

1. Stoker burner boiler
Stoker burner boilers adalah boiler paling sederhana, yang memiliki panggangan  (grate) kecil dipasang langsung pada bagian akhir feed auger. Pada stoker burner boilers kecil hanya dilengkapi dengan satu buah kipas angin sehingga sangat sulit untuk memisahkan suplai udara primer ke panggangan dari zone pembakaran akhir diatas panggangan.  Sebagai akibatnya potensi terjadinya overheating dan formasi kerak di panggangan sangat tinggi, dan sejumlah pembuat boiler menambahkan sirkuit air pendingin dalam pangganagan sebagai preventive.

2. Underfed stoker boiler
Pada underfed stoker boiler bahan bakar didorong ke atas melalui konis terbalik membentuk tumpukan seperti kubah dimana pembakaran terjadi. Hampir semua stoker boiler memiliki saluran udara primer dan udara sekunder terpisah untuk menyediakan kontrol pembakaran yang independent pada panggangan dan di zone pembakaran gas akhir.

3. Moving grate boiler
Moving grate boiler juga dikenal sebagai stepped grate boiler atau inclined grate boiler, memungkinkan fleksibiltas terbesar pada desain boiler. Boiler ini dapat menggunakan pengumpan auger atau ram stoker.
Seperti halnya pada underfed stoker boiler, moving grate boiler memiliki saluran udara primer dan sekunder, dan pada boiler terbesar ditambahkan saluran udara tersier untuk memastikan terjadinya pembakaran sempurna pada semua wood gas.

Briket memiliki ukuran lebih besar daripada pellet. Oleh karena itu ukuran briket bisa dipotong-potong menjadi lebih kecil menyesuaikan kebutuhan penggunanya. Dibawah ini contoh aplikasi briket untuk boiler.

Selain digunakan dalam industri makanan dan minuman, pellet dan briket juga bisa digunakan untuk bahan bakar berbagai industri (thermal application) antara lain : pembangkit listrik, industri keramik, industri kimia dan lain-lain.