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.

Efisiensi Pembangkit Listrik Lebih Tinggi Menuntut Kualitas Bahan Bakar Lebih Tinggi

 

Saat kita hendak mengisi bahan bakar kendaraan kita di SPBU tentu kita memilih bahan bakar apa yang paling cocok dengan kendaraan kita. Kendaraan kita akan bisa berjalan dengan optimal jika menggunakan bahan bakar yang sesuai. Kualitas bahan bakar terlalu tinggi (over spec) ataupun terlalu rendah (under spec) hanya akan memberikan kinerja yang kurang optimal. Secara teknis kendaraan tersebut telah dirancang dengan rasio tekanan tertentu pada sistem pembakarannya, apabila bahan bakar dengan kualitas terlalu tinggi maka pada kompresi rendah menjadi sulit terbakar sempurna, dan demikian juga sebaliknya. Pada operasional kendaraan bahkan bahan bakar yang terbakar sebelum waktunya atau setelah waktunya akan menghasilkan performa yang tidak optimal. Bahan bakar dengan kualitas tinggi juga memiliki harga lebih tinggi sehingga secara ekonomi juga tidak menguntungkan, demikian juga dengan bahan bakar kualitas rendah, walaupun lebih murah tetapi performa juga dibawah standar.

Analogi diatas juga kurang lebih sama untuk pembangkit listrik. Semakin tinggi tingkat efisiensi semakin tinggi kualitas bahan bakar yang dipersyaratkan karena kondisi operasi juga di atas rata-rata biasanya, misalnya kompresi, temperatur dan sebagainya. Kalau pada bensin kualitas dinyatakan dengan angka oktan, atau pada solar atau minyak diesel kualitas dinyatakan dengan angka cetan, maka pada bahan bakar padat seperti wood pellet ukuran kualitas dinyatakan dengan nilai kalori. Unsur-unsur lain yang juga diperhatikan pada bahan bakar yakni unsur-unsur yang bisa merusak alat atau mesin yang digunakan. Khusus pada wood pellet kandungan potassium dan klorin yang tinggi bisa berefek buruk pada pembangkit listrik tersebut. Potassium akan menjadi deposit/fouling pada pipa boiler sehingga menurunkan efisiensinya, sedangkan khlorin yang bersifat korosif akan memperpendek umur pakai pembangkit listrik tersebut.

Pada tahun 2030 Jepang akan menerapkan penggunaan pembangkit listrik dengan efisiensi yang lebih tinggi yakni minimum 41% sedangkan sebagian besar efisiensi pembangkit listrik batubara saat ini berkisar 30-35%. Untuk mencapai tingkat efisiensi lebih dari 41% teknologi yang digunakan adalah ultra supercritical pulverized coal. Teknologi ultra supercritical pulverized coal pada dasarnya adalah pengembangan lanjut teknologi pulverized coal yang paling banyak digunakan oleh pembangkit listrik batubara atau lebih dari 95% di seluruh dunia. Perbedaan teknologi ultra supercritical pulverized dengan pulverized adalah pada penggunaan tekanan dan temperature lebih tinggi sehingga efisiensinya juga lebih tinggi. Modifikasi pembangkit listrik juga bisa dilakukan untuk peningkatan efisiensi tersebut. Penggunaan bahan bakar biomasa seperti wood pellet bisa dengan cara cofiring maupun full firing (100% wood pellet). Karakteristik bahan bakar yang digunakan juga akan berpengaruh pada teknologi boiler yang digunakan.

Kadar abu wood pellet yang dipersyaratkan untuk industri seperti pembangkit listrik bisa sampai 6% menurut pellet fuel institute (PFI) Amerika. Tetapi kimia abu menjadi pertimbangan penting pada pemakaian pembangkit listrik tersebut. Korea Selatan misalnya saat ini mensyaratkan kadar klorin maksimal 500 ppm (500 mg/kg) atau Jepang mensyaratkan kadar potassium maksimal 1000 ppm (1000 mg/kg). Hal ini membuat produksi wood pellet mengikuti spesifikasi tersebut apabila spesifikasi belum sesuai. Sejumlah pretreatment khusus perlu dilakukan untuk mencapai spesifikasi tersebut. Potensi wood pellet dari kebun energi di Indonesia sangat besar, demikian juga pellet fuel dari limbah pertanian atau perkebunan seperti tandan kosong sawit yang diperkirakan jumlahnya mencapai kurang lebih 38 juta ton per tahun. Tetapi sekali lagi spesifikasi pellet (wood pellet atau agro waste pellet) yang diproduksi perlu disesuaikan dengan kebutuhan pembangkit listrik di Jepang atau Korea Selatan - dua negara yang sangat tergantung dengan energi - tentunya apabila produsen pellet tersebut berorientasi export. pertanyaan selanjutnya pretreatment seperti apa yang perlu dilakukan pada produksi pellet tersebut? InsyaAllah kita bahas pada kesempatan yang lain.

Baggase Pellet dan EFB Pellet Untuk Bahan Bakar Pembangkit Listrik

Baggase pellet dan EFB pellet adalah kelompok pellet limbah pertanian (agro-waste pellet) yang kualitasnya dibawah wood pellet. Tidak semua pembangkit listrik bisa menggunakan kedua jenis pellet diatas. Hal ini karena pellet limbah-limbah pertanian umumnya memiliki kadar abu yang besar dan kandungan kimia abu yang tidak bisa diterima oleh jenis teknologi pembangkit listrik tertentu. Pada umumnya pellet limbah pertanian (agro-waste pellet) memiliki kandungan potassium (kalium) yang tinggi dengan titik leleh rendah dan klorin yang korosif, sehingga tidak cocok untuk pembangkit tipe pulverized combustion system. Pulverized combustion system beroperasi pada suhu tinggi yakni 1000-1100 C. Pembangkit listrik yang beroperasi dengan suhu lebih rendah seperti gasifikasi dan fluidized bed combustion (FBC) bisa menggunakan bahan bakar baggase pellet dan EFB pellet. Cangkang sawit (palm kernel shell) juga cocok untuk jenis teknologi pembakaran tersebut, sedangkan wood pellet karena berasal dari kayu-kayuan (woody biomass) bisa digunakan untuk bahan bakar pulverized combustion system.

Baggase dan baggase pellet

EFB dan EFB Pellet

Baik baggase pellet maupun EFB pellet keduanya bisa diproduksi di Indonesia karena bahan bakunya banyak tersedia. Bahkan untuk EFB pellet potensinya sangat besar mengingat luasnya perkebunan sawit dan banyaknya pabrik kelapa sawit di Indonesia. Dengan luas perkebunannya diperkirakan mencapai 12 juta hektar dan 600 an pabrik kelapa sawit maka Indonesia adalah produsen CPO (crude palm oil) terbesar di dunia saat ini diikuti Malaysia di urutan no 2. EFB atau tandan kosong sawit mencapai porsi 22% dari kapasitas pabrik sawit sedangkan 1 ton gula menghasilkan limbah 3 ton baggase. Untuk produksi gula tebu, Indonesia masih tertinggal apalagi dengan Brazil. Luas perkebunan tebu Brazil 9 juta hektar dengan produksi gula 29 juta ton, sedangkan Indonesia hanya sekitar 0,5 juta hektar dengan produksi gula dikisaran 2 juta ton. Baggase pellet juga sudah diproduksi di Brazil, yakni oleh perusahaan Cosan dengan kapasitas 175 ribu ton/tahun (14,6 ribu ton/bulan) dan di eksport ke Jepang. 

Walaupun pembangkit listrik dengan teknologi gasifikasi dan fluidized bed combustion tidak sebanyak pulverized combustion system, tetapi seiring meningkatnya kesadaran pada energi terbarukan yang ramah lingkungan dan berkelanjutan (sustainable) maka dalam waktu tidak lama lagi juga diprediksi juga akan meningkat. Hal ini karena pembangkit listrik dengan teknologi gasifikasi dan fluidized bed combustion (< 50 MW)  pada umumnya juga tidak sebesar pembangkit listrik pulverized combustion system (>50 MW). Walaupun berukuran kecil tetapi jika jumlahnya banyak juga akan menimbulkan permintaan terhadap agrowaste pellet, seperti baggase pellet dan EFB pellet bahkan cangkang sawit (palm kernel shell). Pada era mendatang pembangkit listrik juga akan semakin kecil, tetapi tersebar dan banyak, bahkan saking kecilnya setiap rumah tangga bisa memiliki pembangkit listrik sendiri, karena hanya berukuran sebesar kulkas, untuk lebih detail bisa dibaca disini.