Di Biomasa-pun, Sejarah Kembali Terulang

Biomasa terutama kayu telah dikenal dan digunakan sangat lama untuk sumber energi. Kayu tersebut dibakar sehingga menghasilkan panas yang bisa dimanfaatkan bagi kehidupan manusia. Pemanfaatan biomasa termasuk kayu tersebut juga sempat menjadi sumber energi utama ketika bahan bakar fossil belum ditemukan atau dimanfaatkan. Ketika bahan bakar fossil menjadi sumber bahan bakar utama seperti saat ini, maka bahan bakar dari dari biomasa menjadi berkurang. Kondisi seperti ini membuat negara-negara penghasil minyak mempunyai peran strategis dalam percaturan dunia. Energi dalam banyak hal diidentikkan dengan BBM, karena perannya yang sangat vital bagi kehidupan manusia saat ini.

 Ketika terjadi kondisi perang termasuk perang dunia II yakni pada tahun 1940-an dan perang Yom Kippur tahun 1970-an, banyak negara-negara mengalami krisis energi sehingga memaksa mereka untuk mengembangkan berbagai energi alternatif. Kembali biomasa sebagai energi terbarukan mendapat perhatian besar. Biomasa sebagai sumber energi memang relatif bisa menghasilkan energi yang stabil dibandingkan angin dan matahari yang terpengaruh oleh kondisi cuaca. Konversi biomasa ke berbagai bentuk energi juga dilakukan pada era-perang dunia II tersebut, hal ini karena untuk menyesuaikan dengan berbagai kebutuhan saat itu.   Kendaraan, dan berbagai perlatan industri yang semula menggunakan bahan bakar fosil diganti dengan sumber energi dari biomasa. Hal ini membuat berbagai penemuan teknologi pemanfaatan biomasa sehingga bisa menjalankan sejumlah peralatan yang sudah ada termasuk memenuhi kehidupan lainnya. Biomasa adalah satu-satunya sumber terbarukan berbasis karbon sehingga bisa disintesis menjadi berbagai macam senyawa hidrokarbon seperti halnya minyak bumi. Dalam kondisi perang tersebut biomasa telah dikonversi menjadi bahan bakar padat, bahan bakar  cair, bahan bakar gas dan bahan-bahan kimia lainnya.

Teknologi seperti gasifikasi, pirolisis, pembakaran dan densifikasi adalah beberapa teknologi utama yang digunakan untuk konversi energi biomasa tersebut. Dengan gasifikasi akan didapat produk utama berupa gas yang bisa langsung dimanfaatkan sebagai bahan bakar atau disintesis menjadi minyak atau bahan kimia lainnya. Dengan (slow) pirolisis akan didapat produk utama berupa arang, lalu gas dan produk cair. Seperti halnya gas yang dihasilkan dari gasifikasi, gas dari hasil pirolisis tersebut juga bisa digunakan sebagai bahan bakar langsung atau disintesis menjadi bahan-bahan kimia lainnya. Sebagian produk cair dari pirolisis yakni biooil bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar atau sumber bahan kimia. Sedangkan produk cair lainnya berupa wood vinegar bisa untuk berbagai penggunaan di sektor pertanian.

Kereta Api Uap di Museum Kereta Api, Ambarawa, Jawa Tengah

Teknologi pembakaran paling populer digunakan untuk mesin uap (steam engine) terutama pada pertengahan abad 19. Biomass atau kayu banyak digunakan sebagai sumber energi atau bahan bakar mesin uap tersebut. James Watt menyempurnakan mesin uap sehingga berputar secara kontinyu yang membuatnya digunakan sebagai penggerak pada berbagai industri maupun transportasi atau menandai era revolusi industri di Eropa saat itu. Kereta api uap (steam locomotive) adalah  aplikasi mesin uap pada alat transportasi. Pertama kali mesin uap untuk kereta api yang berjalan di rel dibuat oleh Richard Trevithick pada 1804 Sedangkan untuk menghasilkan listrik, mesin uap yang menghasilkan energi mekanik tersebut dihubungkan dengan dinamo (generator). Charles Parsons adalah orang pertama yang menghubungkan mesin uap dengan dinamo dan dilakukannya pada tahun 1884. Hal inilah yang membuat listrik mejadi mudah tersedia dan banyak tersedia. 

Teknologi densifikasi juga mendapat perhatian serius pada perang dunia II 1940-an maupun saat krisis minyak tahun 1973 akibat embargo OAPEC sebagai dampak perang Yom kippur.  Teknologi densifikasi membuat biomasa yang awalnya memiliki ukuran tidak beraturan, kepadatan rendah, volume besar, kadar air tinggi menjadi seragam bentuknya, kepadatan (density) tinggi, kadar air rendah dan volume mengecil atau ada sejumlah perbaikan sifat-sifat fisikanya sehingga menjadi lebih ekonomis pada transportasinya, lebih mudah handling dalam penggunaannya dan penyimpanannya. Briket dan pellet adalah dua bentuk produk densifikasi biomasa yang paling populer dan menjadi cikal bakal teknologi densifikasi hari ini.

Saat ini ketika krisis lingkungan akibat ulah tangan manusia yang berlebihan dalam mengeksploitasi SDA termasuk pemakaian bahan bakar fossil besar-besaran  menjadi daya dorong untuk pemakaian energi terbarukan maka energi biomasa kembali mendapat momentum segar dan menjadi fokus bagi sejumlah kalangan. Tercatat sejak UNFCC tahun 1992 hingga penandatanganan Protokol Kyoto tahun 1997 oleh 83 negara dan pada saat pemberlakuan persetujuan pada Februari 2005, ia telah diratifikasi oleh 141 negara adalah dalam rangka mengatasi krisis lingkungan khususnya akibat tingginya konsentrasi gas rumah kaca (CO2) di atmosfer yang diyakini menyebabkan terjadinya perubahan iklim (climate change) dan pemanasan global. Protokol Kyoto yang berlaku hingga tahun 2012 lalu diperpanjang dengan Kyoto Protocol Extension (2012–2020).

Kebijakan yang sifatnya lebih regional dan teknis selanjutnya dibuat berdasarkan protol Kyoto tersebut antara lain RED (EU's Renewable Energy Directive) , yang biasa dikenal target 20-20-20 atau yang dimaksudkan adalah mandat untuk menurunkan 20% emisi gas rumah kaca dari tahun 1995 sebagai level dasarnya; menurunkan 20% konsumsi energi; dan untuk 20% untuk energi terbarukan. Kebutuhan wood energy berkisar 30 juta ton/tahun pada tahun 2020. Selanjutnya Korea Selatan telah mengeluarkan Renewable Portofolio Standard  (RPS) yang mensyaratkan PLTU batubara untuk minimum menggunakan 2% energi terbarukan pada 2012, dengan peningkatan 0,5% /tahun sampai 2020.  Pada tahun 2020 mereka akan membutuhkan minimum 10% energi terbarukan dengan komposisi diharapkan 60% energi terbarukan berasal dari biomasa kayu (wood energy), sedangkan 40% sisanya dari sumber lain. Lalu Jepang mengeluarkan peraturan Feed in Tarrif dan sebagainya yang membuat era gelombang penggunaan energi biomasa dunia.

Drax di Inggris Pembangkit Listrik Biomasa Terbesar Saat Ini

Energi biomasa yang dikelompokkan karbon netral maka akan mampu mengurangi konsentrasi CO2 di atmosfer yang saat ini telah melebihi ambang batasnya. Biomasa lalu menjadi material penting dan kembali digunakan secara besar-besaran. Teknologi-teknologi pengolahan biomasa yang pada perang dunia II dan embargo minyak kembali digunakan, tentu dengan beberapa penyempurnaan yang disesuaikan dengan kemajuan teknologi saat ini seperti peningkatan efisiensi, safety, otomatisasi hingga komputerisasi tetapi fundamental atau prinsip-prinsip teknologi proses yang digunakan  hampir tidak berubah. Teknologi-teknologi tersebut saat ini dimunculkan lagi. Semakin terasa krisis lingkungan ditambah lagi krisis energi maka akan menjadi daya dorong tersendiri untuk semakin besar beralih ke energi terbarukan termasuk biomasa.  Dan bukankah hal itu kembali mengindikasikan ke era sebelum abad 19 ketika sebagian besar energi yang digunakan manusia adalah kelompok energi terbarukan ?

Asal-Muasal Wood Pellet

Sejarah pembuatan pellet kayu (wood pellet) bermula dari krisis energi yakni minyak bumi pada tahun 1970-an. Teknologi pembuatan pellet kayu itu sendiri diadopsi dari teknologi pellet pakan ternak/ikan yang sudah lebih dahulu banyak diaplikasikan. Seiring perkembangan berbagai modernisasi teknologi dilakukan sejalan dengan karakteristik bahan bakunya, spesifikasi produk sesuai tuntutan kebutuhan pasar ataupun standar internaional, efisiensi produksi  dan kapasitas pabrik untuk memenuhi kebutuhan pasar.  Upaya membuat energi alternatif dari sumber yang bisa diperbaharui dengan sejumlah peningkatan kualitas bahan baku menjadi solusi pada masa itu. Setelah krisis minyak tahun 1970-an berakhir produksi wood pellet mengalami penurunan. Tetapi ketika masalah pemanasan global, perubahan iklim dan upaya meningkatkan nilai tambah biomasa berkayu serta menipisnya cadangan bahan bakar fossil wood pellet dimulai tahun 1990an akhirnya wood pellet kembali mendapat perhatian besar.  

Biomasa khususnya kayu dikatakan menjadi sumber energi alternative yang bisa diperbaharui hanya jika produksinya dilakukan secara berkelanjutan. Pembuatan kebun atau hutan tanaman energi adalah upaya untuk produksi sumber biomasa yang berkelanjutan tersebut selain pemanfaatan limbah-limbah kayu dari berbagai industri perkayuan yang apabila dirunut juga harus dari sumber yang legal. Serbuk gergaji khususnya adalah bahan baku terbaik untuk produksi wood pellet ini, tetapi karena ketersediaanya biasanya tidak besar ditambah lagi apabila dikumpulkan dari sejumlah limbah penggergajian kayu misalnya  dan sangat banyak peminatnya sehingga perlu dicermati benar-benar apabila akan digunakan untuk produksi wood pellet.

Batang kayu adalah bagian dari tanaman atau pohon paling baik untuk menghasilkan wood pellet. Apabila wood pellet kualitas premium (A1 Class Pellet) hendak diproduksi maka proses pengelupasan kulit (debarking) juga harus dilakukan untuk meminimalisir kadar abu-nya. Sedangkan bagian-bagian pohon atau tanaman yang lain memiliki kadar abu lebih tinggi sehingga tidak bisa digunakan untuk produksi wood pellet kualitas premium. Wood pellet kualitas terbaik ini memiliki kadar abu terendah dan nilai kalor tertinggi serta umumnya hanya digunakan untuk kebutuhan rumah tangga yakni pemanas ruangan di sejumlah negara-negara Eropa, US dan Kanada.  Sedangkan wood pellet dengan kualitas lebih rendah dari itu penggunaannya di industri.

Log wood for premium wood pellet feedstock after debarking

Berbeda dengan negara-negara Eropa dan US yang umumnya menggunakan wood pellet untuk konsumsi rumah tangga  sebagai pemanas ruangan, di Asia wood pellet umumnya digunakansebagai bahan bakar industri ataupun pembangkit listrik. Perbedaan pola konsumsi tersebut disebabkan antara lain kondisi iklim sebagai akibat lokasi geografisnya dan kesadaran terhadap dampak lingkungan. Berbagai keunggulan wood pellet untuk aplikasi industry maupun rumah tangga dan berbagai faktor pendorong tentang masalah lingkungan, perubahan iklim, pemanasan global dan ekonomi menjadikan permintaan komoditas ini semakin massif.  

Potensi Pengembangan Industri Wood Pellet di Indonesia

Potensi limbah biomassa di Indonesia sangat besar yakni sekitar setara 49.810 MW dan baru sangat kecil yang telah dimanfaatkan yakni 1.618 MW atau kurang dari 4%, sehingga berbagai rute pengolahannya yang bisa dioptimalkan.  Pengembangan bioenergy untuk pembuatan wood pellet adalah salah satu strategi terbaik mengingat wood pellet akan potensial untuk bahan bakar baik untuk industri maupun rumah tangga. Proses densifikasi seperti pada wood pellet telah meningkatkan kualitas limbah biomasa pada awalnya menjadi lebih kering, ukuran seragam, murah dalam transportasi maupun pemanfaatannya yakni aplikasi thermal sebagai bahan bakar., lebih khusus bahan bakar terbarukan. 

Peta Produsen Wood Pellet Indonesia

Peta Produsen Wood Pellet Dunia

Konsentrasi gas CO2 dalam atmosfer bumi saat ini (2013) menurut http://co2now.org  adalah 395,55 ppm sedangkan pada tahun 1988 hanya 350,38 ppm sehingga targetnya menurunkan kembali konsentrasi CO2 diatmosfer menjadi 350 ppm. Kondisi  tersebut sangat membahayakan kelangsungan hidup di bumi jika tidak diatas, sehingga dalam skala global maupun skala nasional era saat ini adalah era menurunkan emisi karbon atau gas rumah kaca. Dan ini bisa dicapai salah satunya dengan subtitusi bahan bakar fossil dengan bahan bakar terbarukan seperti subtitusi batubara dengan wood pellet. Saat ini diperkirakan produksi wood pellet lebih dari 14 juta ton, sedangkan Indonesia baru berkontribusi sekitar 6400 ton (2012).

Eropa adalah secara umum adalah pusat pasar global bahan bakar berbasis kayu dan khususnya pada wood pellet / briquette, sehingga bukan hal yang mengejutkan apabila banyak produsen bahan bakar berbasis kayu besar yang menjadikan negara-negara Eropa sebagai tujuan utamanya. Dengan goal yang telah diset oleh Uni-Eropa untuk mencapai komposisi 20% energi terbarukan dalam bauran energinya dan 20% penurunan gas rumah kaca pada 2020 (DIRECTIVE 2009/28/EC, 2009) sepertinya peningkatan kebutuhan bioenergy akan melonjak pesat. Karena potensi sumber biomasa di sana terbatas, sehingga  porsi terbesar bioenergy yang berasal dari biomasa ini berasal bukan dari Eropa tetapi dari berbagai belahan dunia lainnya. Indonesia sangat potensial sebagai salah satu exporter wood pellet ke Eropa, sebagai contoh perusahaan listrik di Inggris harus menggunakan bahan bakar terbarukan sebesar 10% pada tahun 2010 dan Korea yang mengharuskan bahan bakar terbarukan sebesar 5% pada tahun 2013.

Trend dunia ke depan adalah ditandai munculnya banyaknya produsen listrik kecil-kecil (Independent Power Producer (IPP)) yang dirancang untuk memenuhi kebutuhan komunitas tertentu.  Pembangkit listrik berbahan bakar biomasa saat ini sebagian besar menggunakan teknologi pembakaran langsung (direct combustion) dan gasifikasi serta beberapa dengan pirolisis.  Tahapan co-firing ataupun co-combustion wood pellet dengan batubara adalah hal yang banyak dilakukan pembangkit listrik (powerplant) saat ini yang masih menggunakan teknologi pembakaran langsung (direct combustion), sebelum nantinya diharapkan 100% bisa menggunakan wood pellet sebagai sumber bahan bakarnya seperti yang ada di Swedia.  Untuk gasifikasi skala kecil, teknologi yang cocok adalah downdraft gasifier dan wood pellet bisa menjadi bahan bakar yang ideal untuk sistem tersebut.  Sedangkan pirolisis karena prosesnya hampa udara, maka produk seperti wood pellet tidak disarankan sebagai bahan bakunya, karena tidak memberi pengaruh yang signifikan terhadap proses maupun output-nya.