Produksi Arang untuk Bahan Baku Activated Carbon

Karakteristik arang dipengaruhi oleh bahan baku yang digunakan dan kondisi proses produksinya. Penggunaan arang untuk aplikasi atau industri tertentu juga mensyaratkan spesifikasi atau suatu karakteristik tertentu. Sebagai contoh arang yang digunakan untuk bahan bakar bisa berbeda kebutuhan spesifikasinya dengan spesifikasi arang untuk pertanian (biochar), maupun arang yang digunakan sebagai bahan baku activated carbon. Sejumlah parameter yang bisa diterima pada aplikasi tertentu, bisa tidak diterima pada aplikasi lainnya.

Produk arang yang digunakan untuk bahan baku produksi activated carbon demikian juga. Parameter berupa fixed carbon tinggi (~80%), kekerasan (hardness) yang tinggi, ash content rendah (~3%) serta volatile matter rendah (<10%) menjadi prasyarat untuk spesifikasi atau kualitas arang sebagai bahan baku activated carbon. Sebagai perbandingan arang untuk pertanian (soil amendment) atau biasa disebut biochar memiliki rentang kualitas  atau spesifikasi yang luas, yakni  fixed carbon (FC) lebih rendah,  ash content lebih tinggi dan volatile matter juga lebih tinggi, khususnya pada biochar type agro menurut WBC, sedangkan biochar type premium menurut WBC kualitasnya lebih tinggi atau tertinggi dan bisa digunakan untuk berbagai keperluan. Sedangkan biochar type material menurut WBC kualitasnya paling rendah dengan penggunaan terutama industri-industri tertentu saja seperti semen, aspal, plastik, elektronik, dan bahan komposit atau  tidak bisa untuk pertanian, soil application dan consumer products.  

Bahan baku untuk produksi arang untuk produksi activated carbon karena mensyaratkan parameter lebih ketat, khususnya fixed carbon tinggi, ash content rendah dan kekerasan tinggi sehingga bahan baku yang sesuai untuk tujuan tersebut lebih terbatas atau tidak semua biomasa bisa digunakan untuk produksi arang untuk bahan baku activated carbon tersebut. Hal tersebutlah yang membuat tempurung kelapa menjadi bahan baku terbaik dan paling populer untuk produksi arang sebagai bahan baku activated carbon saat ini. Dan bahan baku cangkang sawit (khususnya dura) diperkirakan akan menjadi kandidat berikutnya. Ketersediaan cangkang sawit / palm kernel shell (PKS) yang melimpah menjadi daya tarik tersendiri. Tetapi memang dengan bahan baku arang cangkang sawit ini masih tersisa adanya bau minyak sawit, sehingga tantangan tersendiri bagi produsen activated carbon.  

Kebun Energi :Produksi Wood Pellet atau Wood Charcoal?

Kebun energi mulai berkembang dan produksi wood pellet kapasitas besar bermunculan sejalan dengan perkembangan kebun energi tersebut. Bisa jadi saat ini adalah momentum yang tepat seperti yang diprediksi beberapa tahun oleh penulis di artikel berikut ini. Mungkin juga era Covid-19 yang berlangsung sekitar 3 tahun memperlambat momentum tersebut. Luas hutan tanaman industri (HTI) di Indonesia yang sangat luas memungkinkan untuk pembuatan kebun energi untuk produksi wood pellet kapasitas besar berikut produk-produk tambahan seperti pakan ternak dan pangan (madu). Produksi wood pellet sebagai bahan bakar biomasa atau carbon neutral fuel terutama dibuat atau diproduksi dalam rangka transisi energi menuju era net zero emission. 

Ditinjau dari sisi bisnisnya maka produksi wood pellet ini adalah demand driven karena upaya pencapaian target net zero emission tersebut maka industri-industri khususnya PLTU batubara perlu melakukan dekarbonisasi dengan bertahap melalui cofiring bahan bakar biomasa (wood pellet) dengan batubara. Target yang semakin dekat jangka waktunya, dengan berbagai upaya yang membutuhkan program terencana dan biaya besar memang membutuhkan upaya serius dan berkelanjutan. Tidak hanya di industri pembangkit listrik khususnya PLTU batubara tetapi demikian juga industri lainnya seperti industri besi dan baja. PLTU batubara berkontribusi menyumbang konsentrasi CO2 40% secara global sedangkan pada industri besi dan baja berkontribusi 9% secara global. 

Pada industri pembangkit listrik saat ini lebih dari sepertiga produksi listrik global masih menggunakan batubara. Porsi tersebut harus turun hingga 4% pada 2030 dan 0% pada 2040 jika dunia ini ingin membatasi pemanasan global pada 1,5 derajad Celcius (2,7 derajad Fahrenheit) dan mencegah terjadinya dampak kerusakan yang parah dari krisis iklim. Negara-negara maju seharusnya bisa mencapai kondisi zero coal tersebut lebih cepat karena mereka memiliki posisi keuangan yang lebih kuat daripada negara-negara berkembang yang sebagian besar masih mengandalkan batubara. Dunia memiliki waktu 6 tahun dari sekarang untuk mengurangi penggunaan batubara  pada pembangkit listrik hingga mencapai kurang dari 4% pada tahun 2030, bahkan sejumlah negara telah melakukan langkah cepat dalam penghapusan penggunaan batubara ini bisa dibaca disini.

Sedangkan pada dekarbonisasi industri besi dan baja, faktanya memang saat ini untuk mencapai tujuan tersebut masih jauh karena pembangunan blast furnace – basic oxygen furnace (BF -BOF) masih banyak dilakukan, yang seharusnya adalah EAF (Electric Arc Furnace) atau saat ini hanya sekitar 30% secara global industri besi dan baja menggunakan EAF ini. Bahkan organisasi Asosiasi Energi Internasional (IEA / International Energy Association) menyoroti tentang masalah kritis ini untuk mencapai target Paris Agreement’s net-zero pada tahun 2050. Intensitas CO2 pada industri ini hanya sedikit mengalami penurunan sehingga penggunaan energi terbarukan menjadi semakin penting dan dipercepat. 

Saat ini kebun-kebun energi besar sudah mulai dibuat dalam rangka transisi energi tersebut. Produksi utama dari kebun energi adalah wood pellet yang bisa dikatakan merupakan carbon neutral fuel. Hampir belum ada kebun energi tersebut yang dirancang untuk produksi charcoal, padahal kebutuhan charcoal juga diproyeksi sangat besar juga. Bedanya wood pellet akan digunakan pada pembangkit listrik sedangkan charcoal untuk industri besi dan baja. Proses produksi wood pellet adalah pemadatan biomasa sedangkan pada charcoal dengan karbonisasi atau pirolisis. Pada era mendatang bisa saja sejumlah kebun energi tersebut dirancang untuk produksi wood pellet sedangkan kebun energi lainnya dirancang untuk produksi wood charcoal. Mengingat target waktu yang disepakati untuk net zero emission tersebut tidak lama lagi maka otomatis pembuatan dan pemanfaatan kebun energi untuk hal-hal tersebut juga tidak akan lama lagi.

Jangan Salah Pilih Mesin : Pelletiser Kayu dengan Pelletiser Pakan, dan Extruder Kayu dengan Extruder Arang

Tampilan visual saja kadang memang tidak bisa dipercaya. Dua hal secara visual bisa tampak sama atau sangat mirip tetapi ternyata berbeda. Hal ini sering terjadi pada produksi wood pellet dan wood briquette (pini kay briquette / uncarbonised briquette). Dan parahnya lagi, alat tersebut adalah jantung dari proses produksi industri yang bersangkutan, yakni pelletiser pada industri wood pellet dan extruder pada industri wood briquette (pini kay briquette / uncarbonised briquette). Sehingga kesalahan dalam pemilihan alat tersebut juga berakibat fatal yakni tidak hanya target produksi tidak tercapai bahkan produk yang dimaksud tidak berhasil diproduksi. Hal inilah mengapa pembeli atau pengguna mesin tersebut harus cermat dan teliti terhadap mesin yang akan dibeli dan digunakan tersebut. 

Pada industri wood pellet, sering terjadi kesalahan yakni pelletiser untuk pakan ternak tetapi digunakan untuk pellet kayu atau wood pellet. Akibatnya bisa saja wood pellet tersebut tidak terbentuk sama sekali karena memang daya untuk pelletiser pakan jauh lebih kecil dibandingkan dengan pelletiser untuk kayu atau pada paroduksi wood pellet. Tawaran harga murah sering kali membuat pembeli atau pengguna tergoda dan tidak mencermati lebih jauh, sehingga akibatnya akan kecewa. 

Demikian juga pada industri wood briquette (pini kay briquette / uncarbonised briquette). Extruder kayu juga memiliki motor jauh lebih besar dibandingkan extruder arang. Briquette yang dihasilkan dengan extruder kayu selain tidak membutuhkan perekat tambahan juga lebih padat dan keras karena penggunaan motor berdaya besar. Kesalahan yang bisa terjadi adalah extruder arang digunakan utuk extruder kayu dan ini juga terjadi biasanya karena harga lebih murah. Briquette yang dihasilkan dari extruder kayu tersebut selanjutnya juga bisa dibuat arang sehingga menghasilkan produk akhir berupa briket arang. Walaupun produksi briket arang (charcoal briquette) dengan extruder arang juga akan menghasilkan produk tersebut, tetapi rute proses dan kualitas produknya berbeda. Dibawah ini rute proses produksi briket arang (charcoal briquette) tersebut. 

Bahan baku yang digunakan pada rute 1 adalah berupa serbuk kayu seperti serbuk gergaji (sawdust) lalu dipress atau dipadatkan dengan extruder kayu. Dengan kuatnya tekanan dan panas tinggi maka tidak dibutuhkan perekat tambahan, tetapi lignin yangmerupakan polimer alami yang berada pada kayu tersebut yang bertindak sebagai perekat. Briket yang dihasilkan selanjutnya bisa diarangkan dalam tungku karbonisasi dan produk akhir berupa briket arang. Sedangkan pada rute 2 bahan baku diarangkan atau dikarbonisasi dulu lalu arang tersebut dicampur perekat dan dipress atau dipadatkan dengan extruder arang. Penggunaan perekat tambahan karena pada arang, lignin telah terdekomposisi pada proses pengarangan atau karbonisasi sebelumnya. Produk akhir yang dihasilkan adalah juga briket arang. Kualitas briket arang pada proses rute 1 lebih baik daripada proses rute 2 karena selain lebih padat sehingga waktu bakar lebih lama demikian juga panas yang dihasilkan. 

Jadi supaya tidak salah pilih memang harus cermat dan teliti tentang spesifikasi peralatan tersebut, demikian juga perlu untuk mengetahui bahan baku maupun proses produksinya serta jangan mudah tergiur oleh tawaran harga murah. Semakin besar kapasitas produksinya maka kebutuhan peralatan pelletiser maupun extruder juga semakin banyak, sehingga apabila terjadi salah pilih maka resikonya fatal, karena alat-alat tersebut mahal harganya. Penting juga diperhatikan bahwa peralatan yang dibeli juga berasal dari pabrikan yang sudah teruji sehingga memiliki kinerja yang bisa diandalkan. 

Biochar untuk Meningkatkan Porositas Tanah Rusak dan Tanah Marjinal

Pada dasarnya bahan atau material berpori akan memiliki luas permukaan yang besar. Semakin banyak pori maka bahan tersebut akan memiliki luas permukaan yang semakin besar juga. Upaya memperbanyak pori atau memperluas permukaan tersebut bisa dilakukan dengan banyak hal tergantung dari tujuannya. Jenis pori juga berpengaruh pada luas permukaan total dan juga penggunaan atau aplikasi suatu bahan tersebut. Sebagai contoh bahan yang lebih banyak atau dominan dengan pori-pori mikronya (micropore) akan memiliki luas permukaan lebih besar dan memiliki kegunaan spesifik yang berbeda dengan bahan yang dominan dengan pori-pori sedang (mesopore) maupun pori-pori besar (macropore). Merancang bagaimana suatu bahan supaya dominan micropore, mesopore atau macropore bisa dilakukan yakni dengan pemilihan bahan baku dan teknologi prosesnya, sebagai contoh biochar yang dihasilkan dari pirolisis akan menghasilkan luas permukaan lebih besar bila dibandingkan biomasa awalnya yang belum diproses tersebut. 

Pada tanah terkait halnya pada penggunaan untuk pertanian atau budidaya tanaman, aspek porositas atau pori-pori tanah tersebut menjadi aspek penting. Hal tersebut terutama terkait pada retensi hara dan air serta aerasi tanah tersebut. Memperluas pori-pori tanah akan sangat bermanfaat untuk meningkatkan kualitas tanah sehingga mendukung keberhasilan pertanian atau budidaya tanaman tersebut. Tanah yang mempunyai ruang pori lebih banyak akan mampu menyimpan air dan hara dalam jumlah banyak juga. Tanah yang memiliki pori berukuran kecil (micropore) dan sedang (mesopore) yang tinggi akan cenderung menahan air dan hara lebih kuat dibandingkan tanah yang mempunyai banyak pori berukuran besar (macropore). Dan jika terjadi penguapan atau pengunaan air oleh tanaman ataupun terjadi proses leaching pada unsur hara maka pori-pori besar (macropore) dahulu yang ditinggalkan oleh air dan hara tersebut menyusul pori-pori sedang (mesopore) dan mikro (micropore). 

Pemberian bahan organik berupa kompos ke tanah umumnya digunakan untuk membentuk ruang pori mikro (micropore) menjadi lebih banyak. Semakin ruang pori mikro (micropore) yang terbentuk maka tanah akan mempunyai daya lengas yang semakin meningkat. Bahan organik tanah tersebut mempunyai pori-pori yang lebih banyak dibandingkan partikel mineral tanah, yang berarti luas permukaan penyerapan juga lebih banyak. Pemberian bahan organik berupa kompos tersebut selain meningkatkan jumlah pori atau porositas tanah juga menurunkan berat volume. Bahan organik atau kompos tersebut merupakan sumber energi bagi aktivitas mikrobia tanah, menurunkan berat volume tanah, memperbaiki struktur tanah, aerasi dan daya mengikat air. Tanah dengan pori total tinggi seperti tanah lempung, cenderung mempunyai berat volume yang rendah sedangkan tanah dengan pori total rendah seperti tanah pasir (tekstur kasar), cenderung mempunyai berat volume yang tinggi.  

Selain meningkatkan pori total, pemberian kompos juga meningkatkan pH tanah yakni pada tanah pasir, dan tanah masam antara lain entisol, ultisol dan andisol serta mampu menurunkan Al tertukar tanah. Peningkatan pH disebabkan adanya proses perombakan kompos tersebut. Hasil perombakan tersebut akan menghasilkan kation-kation basa yang mampu meningkatkan pH atau pelepasan kation-kation basa dari kompos ke dalam tanah sehingga tanah jenuh dengan kation-kation basa. Proses pelapukan atau dekomposisi kompos tersebut akan membebaskan kation basa yang menyebabkan pH tanah meningkat.  

C-organik tanah juga akan meningkat dengan pemberian kompos tersebut dan N (nitrogen) total. Semakin banyak bahan organik yang ditambahkan ke dalam tanah, semakin besar peningkatan C-organik dalam tanah tersebut. Kompos dari kotoran hewan memiliki rasio C/N terendah dibandingkan kompos dari tanaman. Bahan organik yang memiliki kandungan lignin tinggi maka kecepatan mineralisasi N akan terhambat dan rasio C/N akan tinggi. Padahal suatu dekomposisi bahan organik lanjut dicirikan dengan rasio C/N yang rendah. Sedangkan rasio C/N yang tinggi menunjukkan bahwa dekomposisi belum berlanjut atau baru dimulai. Dalam proses tersebut terjadi penurunan karbon / C dan peningkatan nitrogen / N. 

Kebutuhan kompos di lahan marjinal seperti lahan pasir juga jauh lebih besar yakni bisa mencapai hampir dua kali lipat dibandingkan lahan biasa atau standar. Sedangkan kebutuhan pupuk kimia lahan marjinal biasanya lebih sedikit dibandingkan lahan biasa / standar. Idealnya dengan penggunaan pupuk kompos dengan dosis optimal akan mampu meningkatkan produktivitas tanaman dan melestarikan lingkungan. 

Berbeda dengan kompos yang akan habis terdekomposisi, sebagai pembenah tanah, biochar bisa bertahan ratusan tahun di tanah. Biochar yang memiliki luas permukaan besar besar juga memiliki banyak pori mikro (micropore) yang meningkatkan porositas tanah seperti halnya kompos. Kondisi pirolisis adalah hal penting dalam menentukan kualitas biochar selain bahan baku biochar itu sendiri. Pada tanah tekstur kasar seperti lahan pasir, biochar akan memperbaiki retensi air dan hara karena pori-pori mikronya memperlambat keluarnya (slow velocity). Kualitas biochar ini berbanding lurus dengan kemujaraban (efficacy) treatment biochar. Sejumlah parameter terkait aplikasi biochar untuk perbaikan / treatment tanah juga mirip dengan kompos antara lain : soil carbon content and mineralization, soil micro-structural & aggregation, bioavailable nitrogen, serta microbial activity & diversity. Hampir semua biochar bukan pupuk sebagaimana kompos, lebih detail baca disini, sehingga inokulasi (charging) biochar sebelum aplikasi bisa dilakukan dengan mengisi pori-pori biochar dengan air yang mengandung unsur kimia atau microba spesifik. Hal ini akan menghasilkan efek positif yang cepat dibandingkan dengan biochar saja. Selain itu biochar juga untuk pengurangan karbondioksida (CO2) di atmosfer sebagai carbon sequestration. Hal ini sangat sejalan dengan masalah perubahan iklim dan global warming saat ini. 

Biochar adalah zat heterogen yang kaya dengan karbon aromatik dan mineral. Biochar dihasilkan dari proses pirolisis (proses dimana bahan organik terdekomposisi pada suhu antara 350 sampai 1000 C dengan kondisi minim atau tanpa oksigen yang terkontrol dengan baik dan banyak digunakan untuk pembenah tanah (soil amendment). Kandungan karbon untuk biochar harus diatas 50%, sedangkan apabila produk pirolisis bahan organik dengan kandungan karbon kurang dari 50% tidak masuk kategori biochar tetapi disebut sebagai pyrogenic carbonaceous material (PCM). Kandungan karbon organik dari arang pirolisis (pyrolysed char) berfluktuasi antara kisaran 5% dan 95%, tergantung pada bahan baku dan suhu proses yang digunakan. Sebagai contoh kandungan karbon dari pirolisis kotoran ayam sekitar 25%, sedangkan dari kayu-kayuan sekitar 85% dan tulang kurang dari 10%. Ketika menggunakan bahan baku kaya mineral seperti lumpur endapan (sewage sludge) atau kotoran binatang, maka produk-produk pirolisis tersebut akan mengandung abu yang tinggi sehingga total pori lebih kecil. 

Selain itu biochar juga harus memiliki molar rasio H/Corg kurang dari 0,7 dan molar rasio O/Corg harus kurang dari 0,4.  Molar rasio H/Corg adalah indikator tingkat karbonisasi (pirolisis)-nya dan oleh karena itu sangat terkait dengan stabilitas biochar, yang merupakan salah satu karakteristik terpenting dari biochar. Rasio tersebut berfluktuasi tergantung pada jenis biomasa yang digunakan dan kondisi proses produksinya. Nilai rasio yang melebihi 0,7 mengindikasikan non-pyrolytic char atau kondisi proes pirolisis yang tidak memadai.  Sedangkan rasio O/Corg juga digunakan untuk membedakannya dari produk-produk karbon lainnya.  Luas permukaan spesifik juga merupakan ukuran kualitas dan karakteristik biochar, dan juga sebagai nilai kontrol terhadap metode pirolisis yang digunakan. Walaupun luas permukaan kurang dari 150 m2/gram dalam kasus tertentu bisa digunakan tetapi lebih dipilih atau disukai apabila lebih dari 150 m2/gram.

Dengan karakteristik seperti di atas, kompos dan biochar serta pupuk kimia bisa digunakan bersamaan, bahkan pada proses pengomposan biochar juga bisa ditambahkan untuk mengurangi N organik yang lepas ke atmosfer. Selain pori-pori mikro tanah semakin banyak atau pori-pori total semakin besar, hara dari kompos maupun pupuk kimia juga akan semakin lepas lambat (slow release). Seberapa lepas lambat (slow release) pupuk tersebut bisa dirancang sedemikian rupa tergantung kebutuhan, untuk lebih detail bisa dibaca disini. Ketika biochar ini digunakan dengan baik maka hal tersebut akan bisa memaksimalkan produktivitas panen, memperbaiki kesuburan tanah dan meminimalisir dampak lingkungan. Empat hal perlu diperhatikan pada aplikasi biochar yakni sumber biochar yang tepat (right source), lokasi yang tepat (right place), dosis yang tepat (right rate) dan waktu yang tepat (right timing).  Tidak semua jenis tanah dan tanaman akan menghasilkan peningkatan panen dari aplikasi biochar, sehingga menjadi hal penting untuk mengetahui jenis tanah seperti apa yang menghasilkan peningkatan produktivitas tersebut. Peta tanah (soil map) bisa membantu untuk mengidentifikasikan jenis tanah yang berpotensi memberikan manfaat atau keuntungan dari aplikasi biochar tersebut. Para petani bisa berkonsultasi dengan konsultan pertanian ataupun profesional di bidang tersebut untuk membantu pemilihan dan aplikasi biochar. 

PKSC Untuk Produksi Activated Carbon

Produksi cangkang sawit Indonesia dan Malaysia sangat besar, yakni lebih dari 15 juta ton setiap tahunnya yang berasal dari limbah pabrik kelapa sawit. Ada sekitar 20 juta hektar perkebunan sawit dari kedua negara (Indonesia dan Malaysia) tersebut sebagai sumber kelapa sawit dan merupakan yang terbesar di dunia saat ini. Pemanfaatan cangkang sawit bisa dioptimalkan untuk produksi activated carbon tersebut. Permintaan activated carbon diprediksi terjadi peningkatan sekitar 10% pertahun dan kebutuhan mencapai hampir 4 juta ton pada tahun 2021 senilai 8,12 milliar USD, sedangkan data pada tahun 2015 tercatat produksi activated carbon global sekitar 2,7 juta ton senilai 4,74 milliar USD. Powdered activated carbon (PAC) memiliki pangsa pasar terbesar diikuti granular activated carbon (GAC). Tingginya kebutuhan PAC terutama didorong oleh kebutuhan di sejumlah industri seperti kimia, petrokimia, makanan dan minuman untuk aplikasi decolorizarion dan deodorization. Lebih khusus lagi penggunaan pada fase cair memiliki porsi terbesar. 

Tetapi memang diakui bahwa tempurung kelapa (coconut shell) adalah bahan favorit untuk produksi arang aktif saat ini, dan cangkang sawit (palm kernel shell) sepertinya akan menjadi prioritas berikutnya. Luas perkebunan kelapa Indonesia diperkirakan sekitar 3,7 juta hektar sehingga jumlah tempurung kelapa yang bisa dijadikan arang aktif (activated carbon) juga tidak sebanyak dari cangkang sawit karena luas perkebunan kelapa sawit Indonesia juga telah mencapai kurang lebih 15 juta hektar. Dengan luas perkebunan kelapa 3,7 juta hektar tempurung kelapa memiliki komposisi 12% dari buah kelapa sehingga total tempurung kelapa yang bisa dihasilkan berkisar 23.000 ton/tahun. Hal ini sangat kontras dengan cangkang sawit yang potensinya mencapai puluhan juta ton setiap tahunnya.

Karakteristik tempurung kelapa juga hampir sama dengan cangkang sawit. Demikian juga untuk penggunaan activated carbon yang mementingkan faktor berupa kekerasan dan kadar abu. Semakin keras bahannya dan semakin kecil kandungan abunya akan membuat kualitas activated carbon yang dihasilkan semakin baik. Saat ini ada kebutuhan arang cangkang sawit / PKSC (Palm Kernel Shell Charcoal) sebanyak 20.000 ton/tahun untuk bahan baku produksi activated carbon tersebut. Group-group perusahaan sawit yang memiliki sejumlah pabrik sawit (1 group perusahaan sawit memiliki 5 pabrik sawit adalah hal yang biasa di Indonesia) ataupun pihak swasta lain dengan mengambil bahan baku cangkang sawit / PKS dari pabrik-pabrik sawit tersebut untuk bisa memproduksi PKSC atau arang cangkang sawit untuk dieksport sebagai bahan baku untuk produksi activated tersebut. Penggunaan alat karbonisasi (pyrolysis) berkapasitas besar yang bekerja secara kontinyu dibutuhkan untuk mencukupi kebutuhan tersebut. Hal ini akan menjadi pengembangan usaha bagi perusahaan sawit tersebut dan semakin ramah lingkungan karena semakin sedikit limbah biomasa padat yang dihasilkan.   

Cocopeat dan Biochar

Baik cocopeat dan biochar memiliki kegunaan dalam bidang pertanian, tetapi ada sejumlah perbedaan antara keduanya. Cocopeat memiliki kegunaan terutama sebagai media tanam karena kemampuan menahan air (water holding capacity), sedangkan biochar selain memiliki kemampuan menahan air seperti halnya cocopeat juga menaikkan pH tanah, menahan atau membuat hara lebih tersedia (nutrient retention), dan juga menjadi koloni mikroba tanah sehingga bahan-bahan organik menjadi cepat terdekompsisi dan diserap tanaman. Cocopeat juga akan terurai dalam waktu tidak terlalu lama seperti kompos sedangkan biochar mampu bertahan dan tidak terdekompsisi hingga ratusan tahun. Dengan kondisi tersebut sehingga biochar juga digunakan untuk menyimpan CO2 (carbon sequenstration) dan mendapatkan carbon credit dengan mekanisme carbon sink.

Memilih Biochar atau Cocopeat ?
Dengan sejumlah keunggulan tersebut memilih biochar akan lebih baik. Apalagi cocopeat tersebut juga bisa digunakan untuk produksi biochar. Program carbon removal untuk mengurangi konsentrasi CO2 di atmosfer juga sejalan dengan aplikasi biochar tersebut. Kesadaran global terhadap perubahan iklim dan pemanasan global yang semakin tinggi membuat program carbon removal yang juga memberi keuntungan ekonomi dari carbon credit sepertinya akan terus meningkat dalam waktu tidak lama lagi. Hal ini tidak bisa dilakukan dengan cocopeat.  

Konversi cocopeat menjadi biochar juga bukan hal yang sulit, bahkan dengan berbagai alat sederhana (low tech) bisa dilakukan. Tetapi untuk kapasitas besar sehingga program carbon credit bisa berjalan butuh alat pirolisis modern berkapasitas besar. Dengan alat tersebut selain produksi biochar juga ada sejumlah excess energy yang bisa dimanfaatkan untuk berbagai keperluan salah satunya pengeringan cocopeat sebelum menjadi bahan baku biochar dengan alat pirolisis. 

Inovasi Tungku Karbonisasi Untuk Meningkatkan Efisiensi Pengolahan Kelapa

 

Proses produksi yang tidak efisien akan mendorong terjadinya pemborosan sehingga mengakibatkan biaya produksi tinggi. Energi adalah faktor penting untuk suatu industri khususnya pada industri pengolahan kelapa terpadu. Karbonisasi atau proses pengarangan tempurung kelapa pada umumnya tidak efisien selain juga menghasilkan banyak polusi asap pada proses pengarangan tersebut, untuk lebih detail bisa dibaca disini. Energi yang banyak terbuang tersebut seharusnya bisa dimanfaatkan untuk berbagai pengolahan kelapa, seperti pembuatan kopra putih, dessicated coconut (DC), nata de coco, dan pengeringan cocofiber ataupun cocopeat. Selanjutnya asap yang keluar dari proses karbonisasi tersebut juga bisa dikondensasikan sehingga menghasilkan produk asap cair (liquid smoke). Dengan konfigurasi di atas maka tungku karbonisasi bisa dimanfaatkan seoptimal mungkin demikian juga limbah atau polusi asap juga bisa diminimalisir sekecil mungkin. Skema sederhana tungku karbonisasi seperti dibawah ini :

Input tungku karbonisasi terutama adalah tempurung kelapa, tetapi sabut, janjang, dan pelepah juga bisa digunakan. Alat penukar panas (heat exchanger) dipasang untuk mengambil atau memanfaatkan panas dari proses karbonisasi tersebut. Udara dari lingkungan setelah melalui alat penukar panas akan menjadi panas. Udara panas yang dihasilkan tersebut selanjutnya bisa dimanfaatkan sesuai keperluan seperti di atas. Pada produksi kopra putih dimana hanya dibutuhkan udara panas bersih, bukan dari asap atau gas sisa pembakaran (flue gas) bisa memanfaatkan udara panas tersebut, demikian juga pada produksi kelapa parut kering / dessicated coconut (DC).  Air kelapa yang masih banyak dibuang sehingga mencemari lingkungan juga sebaiknya diolah menjadi nata de coco atau cuka (vinegar). Proses perebusan air kelapa untuk kedua produk di atas juga bisa memanfaatkan panas dari tungku karbonisasi tersebut. Dengan ongkos atau biaya energi yang bisa dipangkas atau diminimalisir dengan cara tersebut, maka produk-produk olahan kelapa menjadi lebih kompetitif dan memberi tambahan keuntungan bagi produsennya. 

Keuntungan-Keuntungan Yang Didapat Pabrik Sawit Jika Produksi Biochar

Paling tidak ada empat hal yang menjadi motivasi untuk produksi biochar, yakni seperti grafik di atas. Ada sejumlah irisan yang membuat dampak aplikasi biochar tersebut multi manfaat, yang sangat sejalan dengan masalah dunia hari ini yakni perubahan iklim dan pemanasan gobal. Biochar juga sudah diterima sebagai instrument untuk mengurangi konsentrasi CO2 di atmosfer yang menyebabkan dua masalah besar di atas yakni pada tahun 2018 biochar masuk dalam Intergovermental Panel on Climate Change (IPCC) sebagai salah satu negative emmisions technologies (NETs). Aplikasi biochar adalah skenario carbon negative karena biochar bisa menyerap CO2 dari atmosfer. Hal ini sedikit berbeda dengan penggunaan bahan bakar biomasa seperti wood pellet, wood briquette dan cangkang sawit (PKS / Palm Kernel Shell) pada boiler di industri atau pembangkit listrik yang merupakan skenario carbon neutral. Memang pada dasarnya ada 3 skenario besar untuk mengurangi konsentrasi CO2 di atmosfer tersebut yakni peningkatan efisiensi pada peralatan yang menggunakan bahan bakar fossil, menggunakan bahan bakar carbon neutral dan skenario carbon negative seperti biochar.

Pohon sawit terkenal dengan banyak membutuhkan air dan pupuk untuk terus menjaga kelangsungan hidup dan produktivitas buahnya, sehingga upaya praktis berupa meningkatkan efisiensi nutrisi pupuk dan peningkatan produktivitas buah adalah hal penting. Disamping itu pabrik sawit menghasilkan limbah biomasa sangat banyak terutama tandan kosong (EFB / Empty Fruit Bunch) dan mesocarp fiber yang sangat potensial untuk bahan baku biochar tersebut. Biochar tersebut selanjutnya diaplikasikan di kebun sawit yang bisa digunakan dengan pupuk kimia atau dengan pupuk kompos/organik.

Teknologi pirolisis dan gasifikasi adalah yang biasa digunakan untuk produksi biochar tersebut. Selain menghasilkan biochar dengan pirolisis atau gasifikasi juga dihasilkan energi yang bisa digunakan untuk pengembangan industri sawit ataupun produksi listrik. Produksi PKO (Palm kernel oil) dari pengolahan kernel di KCP (kernel crushing plant) atau produksi torrefied PKS dari pengolahan PKS dengan torrefaction bisa dilakukan dengan memanfaatkan excess energy dari produksi biochar tersebut. Sebagian besar pabrik sawit atau pabrik CPO tidak memiliki pengolahan kernel atau KCP untuk menghasilkan PKO. Dan dengan dibuat torrefied PKS maka nilai kalori PKS akan meningkat, mudah dihancurkan (grindability meningkat) misalnya pada penggunaan cofiring dan tidak menyerap air (hydrophobic). Secara umum pabrik sawit akan memiliki banyak keuntungan baik secara ekonomi / financial maupun lingkungan dengan produksi biochar tersebut. 

Selain bisa digunakan untuk pengembangan usaha seperti diagram diatas, kelebihan energi dari pirolisis atau gasifikasi juga bisa digunakan sebagai bahan bakar boiler pada pabrik sawit tersebut. Dengan cara tersebut energi untuk memanaskan boiler yang biasanya dengan cangkang sawit (PKS/palm kernel shell) dan mesocarp fiber bisa digantikan dengan energi dari pirolisis atau gasifikasi tersebut. Cangkang sawit / PKS selanjutnya bisa semuanya dijual atau di eksport sehingga memberi tambahan keuntungan bagi perusahaan sawit tersebut. Kebutuhan bahan bakar biomasa khususnya cangkang sawit / PKS diprediksi akan meningkat, baik pasar dalam negeri maupun pasar export. Jepang adalah konsumen atau pengguna cangkang sawit terbesar saat ini dan diprediksi kebutuhannya juga akan meningkat. Jepang juga akan memberlakukan standar lebih ketat pada import cangkang sawit untuk menjamin keberlanjutan (sustainibility) dari sisi lingkungan dengan menerapkan sertifikasi GGL (Green Gold Label) yang akan efektif mulai April 2023. Hal tersebut seperti pada wood pellet dengan sertifikasi FSC. Jika ada yang tertarik dengan analisa ekonomi penggunaan biochar di perusahaan sawit silahkan kontak kami.

Pemanfaatan Limbah Kayu Land Clearing Untuk Produksi Arang Dan Briket

 

Land clearing banyak dilakukan terutama untuk pembuatan perkebunan baru, baik kebun untuk tanaman pangan maupun kebun atau hutan untuk produk kayu. Pembuatan perkebunan sawit dan hutan akasia adalah contohnya. Sebelum penanaman sawit atau akasia tersebut maka lokasi yang biasanya hutan alam dibersihkan dari vegetasi atau pepohonan sebelumnya. Hutan alam tentu saja memiliki jenis pepohonan yang sangat beragam baik dari jenisnya maupun usianya. Sejumlah pepohonan memiliki diameter yang besar sedangkan lainnya lebih kecil. Setelah dibersihkan dari pepohonan lamanya, selanjutnya tanahnya dikondisikan untuk peruntukkan perkebunan tersebut. 

Memang, pembuatan kebun atau hutan tersebut harus sesuai dengan peruntukan lahannya. Lahan-lahan yang merupakan hutan lindung atau hutan konservasi tentu saja tidak bisa digunakan untuk hutan produksi atau hutan tanaman industri (HTI). Hal tersebut tentu saja menyangkut faktor lingkungan berupa kelestarian lingkungan hidup, seperti hutan sebagai sumber mata air, mencegah bahaya tanah longsor, sebagai carbon sink dan sebagainya. Aktivitas ekonomi hutan produksi pun juga harus memperhatikan aspek lingkungan sehingga usaha yang dilakukan juga bisa berkelanjutan. Kayu misalnya sebagai sumber biomasa berbagai bahan baku industri, bisa dikatakan sebagai sumber terbarukan hanya jika dikelola dengan baik dan berkelanjutan.  

Sewaktu land clearing tersebut banyak sekali kayu yang hanya menjadi limbah. Kayu-kayu dengan diameter besar bisa dijual ke penggergajian-penggergajian kayu. Tetapi kayu-kayu berdiameter kecil seperti cabang dan ranting sebagian besar tidak termanfaatkan, padahal jumlahnya banyak. Solusi masalah tersebut kayu-kayu tersebut bisa diolah menjadi arang dan briket. Kayu-kayu batangan yang tidak laku dijual di penggergajian kayu bisa digunakan untuk produksi arang. Dengan teknologi yang baik produksi arang dengan kualitas tinggi bisa dilakukan, yakni dengan fixed carbon lebih dari 82%. Kuantitas produksi hingga 3000 ton/tahun arang juga sangat memungkinkan. Sedangkan kayu-kayu limbah berupa ranting lebih kecil atau potongan -potongan kayu bisa dimanfaatkan untuk produksi briket. Produksi briket lebih mudah dan juga lebih murah dibandingkan wood pellet. Hal lain yang membedakan briket dengan pellet terutama segmen pasarnya, untuk lebih detail bisa dibaca disini.