Meningkatkan Efisiensi Pengering Pada Pabrik Wood Pellet Dan Wood Briquette

Rotary dryer atau drum dryer adalah jenis pengering yang umum digunakan pada industri biomasa yakni pabrik wood pellet dan wood briquette. Keunggulan rotary dryer karena konstruksi sederhana, mudah dalam operasionalnya dan kapasitas pengeringan cukup besar. Ada 2 point penting yang harus diperhatikan pada penggunaan pengering rotary dryer:  1. Pola aliran pemanasan, single pass atau triple pass drum; 2. Type alat untuk kontrol emisi, seperti sistem multiple cyclone atau jenis lainnya. Kedua hal tersebut selain akan berpengaruh efisiensi pengering juga terkait aspek lingkungan. Dalam prakteknya di Indonesia hampir semua rotary dryer menggunakan single pass dengan aliran searah (co-current) dengan material yang akan dikeringkan. Multi-cyclone dengan cyclone juga berfungsi sebagai penampung sementara (temporary storage) juga banyak ditemui.

Sisi efisiensi lainnya yang bisa ditingkatkan yakni pada media pemanasnya. Hal ini karena konsumsi bahan bakar untuk pengeringan ini menghabiskan biaya yang cukup besar. Saat ini proses pengeringan pada rotary atau drum dryer yang beroperasi dengan kontrak langsung (direct-contact) antara panas gas buang (flue gas) dengan material yang dikeringkan seperti serbuk gergaji. Flue gas tersebut biasanya berasal dari pembakaran limbah-limbah kayu juga. Apabila lokasi pabrik tersebut banyak limbah-limbah biomasa yang bersifat curah (bulk material) seperti sekam padi, kulit kacang, cangkang sawit, cangkang mete dan sebagainya, maka efisiensi dengan teknologi gasifikasi bisa dilakukan.  Caranya yakni mengganti tungku pembakaran penghasil flue gas tersebut dengan gasifier atau sejak awal telah merancang rotary dryer dengan gasifier sebagai penghasil panasnya. Kenaikan efisiensi sebesar 20% bisa dicapai dengan menggunakan gasifier tersebut.

Heat gasifier tipe downdraft dan bekerja secara kontinyu akan cocok digunakan untuk sumber panas tersebut. Hal ini karena heat gasifier tidak membutuhkan unit pembersihan syngas yang rumit dan dengan tipe downdraft juga syngas akan lebih bersih karena tar yang dihasilkan jauh lebih sedikit dibandingkan tipe updraft.

Revitalisasi Pengeringan Padi Dengan Gasifikasi Sekam

Pertanian padi yang baik akan melakukan panen padi sebanyak 3-4 kali dalam setahun. Ketika panen padi terjadi pada musim hujan, pengeringan padi hingga siap giling menjadi beras menjadi masalah penting dank arena tanaman padi dalam pertumbuhannya memerlukan banyak air maka kebanyakan panen raya jatuh pada musim penghujan.  Sejumlah daerah di Indonesia juga mempunyai curah hujan yang tinggi sehingga pengeringan gabah semakin sulit. Pada musim penghujan tersebut pengeringan dengan penjemuran di hamparan lantai dan semacamnya membutuhkan waktu 3-4 hari dengan secara berkala tumpukan gabah tersebut dibolak-balik. Pembolak-balikan tumpukan gabah membuat pengeringan lebih cepat dan merata. Biaya produksi untuk proses pengeringan pada musim penghujan tersebut berkisar Rp 150,-/kg gabah kering dan sekitar Rp 50,-/kg gabah kering ketika musim kemarau.

Fixed Bed Paddy Dryer With Gasifier

Continous Paddy Dryer

Pengeringan gabah dengan alat pengering akan membuat pengeringan lebih cepat dan tingkat kekeringan akurat. Waktu pengeringan gabah  membutuhkan 3-6 jam tergantung laju alir udara pemanas, suhu pemanasan dan jumlah gabah yang dikeringkan. Pengering-pengering padi saat ini yang umumnya adalah bantuan pemerintah baik berupa fixed bed dryer  yang bekerja secara batch ataupun continous dryer yang bekerja secara kontinyu atau sinambung. Keduanya dirancang menggunakan bahan bakar minyak (BBM) dan akibat mahalnya BBM yang sehingga biaya produksinya membengkak.  Hal tersebut mengakibatkan hampir semua alat pengering padi tersebut ‘mangkrak’ (tidak beroperasi) dan apabila tidak diatasi maka alat-alat pengering tersebut hanya akan menjadi monument atau besi tua. Modifikasi alat pengering padi dengan gasifikasi berbahan bakar sekam akan membuat penghematan hingga 200-300%, sehingga sangat signifikan terhadap operasional alat pengering padi tersebut dan masalah limbah sekam padi dari penggilingan gabah juga akan teratasi. Biaya produksi pengeringan gabah diperkirakan akan menjadi sekitar Rp 50,-/kg gabah kering atau sama dengan kondisi musim kemarau.

Composition Of Rice husk Producer Gas

Untuk keperluan pengeringan tersebut, gasifier tipe fixed bed model  downdraft (co-current) maupun updraft   (counter-current) sudah memadai. Untuk tipe fixed bed ini, ketinggian reaktor gasifikasi berpengaruh terhadap lama waktu operasi dari gasifier. Semakin tinggi reaktor, maka semakin lama waktu operasinya.  Pemanasan yang seragam dan stabil juga bisa dicapai dengan gasifier  ini, berupa membakar gas sintetik terutama CO dan H2. Energi panas yang dihasilkan dari gasifier merupakan fungsi diameter reaktor dan jumlah udara yang digunakan untuk gasifikasi tersebut. Perbesaran diameter menjadi dua kalinya akan meningkatkan jumlah energinya empat kalinya.  Berdasar pengalaman diameter reaktor 0,4 m memadai untuk pengeringan 4,5 ton gabah basah dan diameter 0,6 m untuk pengeringan  6 ton gabah basah.

Gasifikasi Biomasa Untuk Produksi Panas di UKM

Photo diambil dari sini

Sebagian besar teknologi gasifikasi biomasa digunakan untuk menghasilkan panas. Gas dari gasifier ini dapat digunakan sebagai bahan bakar pada berbagai alat-alat pemanas seperti pengering produk-produk pertanian, sumber panas pembuatan batu bata, industri makanan, industri keramik, industri kapur, ataupun pengeringan industri perkayuan. Di negara-negara berkembang seperti Indonesia dapat mengurangi biaya bahan bakar secara signifikan diberbagai lokasi terpencil dan bisa meningkatkan kehandalan supplai bahan bakar pada industri-industri di pedesaan atau komunitas tersebut.

Karena artikel ini fokus pada penggunaan di usaha atau industri kecil dan menengah, hanya reaktor type fixed bed saja yang diulas karena pada skala besar gasifikasi biomasa biasanya akan menggunakan tipe fluidized bed atau entrained flow. Perbedaan dengan reaktor tipe fixed bed sering dikarakterisasi berdasarkan arah alirah gas ke reaktor (updraft, downdraft atau horizontal) atau berturut-turut arah aliran padatan dan gas oksidatornya (co-current, counter-current atau cross-current).  

Pada ketiga tipe reaktor diatas, umpan berupa biomasa dimasukkan dari puncak reaktor dan turun secara perlahan secara gravitasi. Sewaktu bergerak turun, biomasa umpan gasifier tersebut bereaksi dengan udara (the gasification agent), yang disuplai oleh udara dari blower dan dikonversi menjadi gas yang bisa terbakar dalam seri oksidasi yang kompleks, reduksi dan reaksi pirolisis. Abu diambil dari bagian bawah reaktor.

Model updraft gasifier banyak digunakan pada aplikasi ini. Gas yang dihasilkan banyak mengandung ter dari proses pirolisis, abu dan jelaga. Gas yang dihasilkan memang tidak sebersih pada gas yang dihasilkan dari downdraft gasifier, tetapi teknologi ini memiliki toleransi yang besar terhadap penggunaan umpan hingga kadar air tinggi. Aplikasi teknologi ini juga lebih sederhana daripada gasifikasi biomasa untuk bahan bakar mesin hingga produksi listrik atau power gasifier. Sedangkan Gasifier untuk menghasilkan panas ini dikelompokkan dalam heat gasifier.

Beberapa tempat menggunakan model downdraft gasifier untuk memproduksi panas (heat gasifier). Pertimbangan menggunakan model tersebut antara karena umpan (feedstock) yang relatif seragam baik nilai kalor, ukuran, kadar air dan kadar abu, misalnya menggunakan limbah dari industri mebel, yang panas dihasilkan bisa digunakan di industri yang bersangkutan sebagai bagian dari efisiensi energi seperti cotoh disini.

Peluang pemanfaatan teknologi ini juga sangat terbuka mengingat potensi limbah biomasa yang berlimpah dan  kebutuhan energi berupa panas dari UKM-UKM tersebut. Fluktuasi harga bahan baku berupa limbah biomasa dan ketersediaannya hampir bukan masalah serius, apalagi di sejumlah tempat berdekatan dengan pertanian, perkebunan dan kehutanan, yang aktivitas usahanya banyak dihasilkan limbah biomasa.

Bila menggunakan umpan yang nilai kalornya tinggi seperti kayu-kayu keras, tempurung kelapa atau cangkang sawit maka 1 liter bensin atau solar seperti skema diatas akan sama dengan 2,5-3 kg.