Pengeringan Cangkang Sawit dengan Memanfaatkan Panas Limbah Pabrik Sawit dan Unit Biogas POME

Kebutuhan cangkang sawit atau PKS (palm kernel shell) semakin besar karena penggunaannya semakin meningkat dan beragam. Cangkang sawit bisa digunakan sebagai bahan bakar boiler di industri maupun pada pembangkit listrik. Selain itu juga bisa sebagai bahan baku untuk arang aktif (activated carbon) yang kebutuhannya juga terus meningkat, untuk lebih detail baca disini. Kecenderungan global untuk melakukan dekarbonisasi atau mengganti bahan bakar fossil dengan energi terbarukan termasuk bahan bakar biomasa khususnya cangkang sawit adalah daya dorong utama peningkatan kebutuhan cangkang sawit tersebut. Bahkan negara-negara kaya minyak dengan ekonomi digerakkan dari minyak (petrodollar) tersebut juga secara bertahap melakukan program dekarbonisasi tersebut. 

Untuk bisa digunakan sebagai bahan bakar maupun diolah lebih lanjut menjadi sejumlah produk turunan seperti torrified PKS, PKSC atau arang cangkang sawit dan activated carbon, cangkang sawit tersebut harus dikeringkan terlebih dahulu. Proses pengeringan atau mengurangi kadar airnya sampai level tertentu membutuhkan energi. Cangkang sawit yang merupakan limbah pabrik sawit pada umumnya hanya ditimbun begitu saja di halaman belakang pabrik sawit, sehingga biasanya kotor dan basah berakibat pada harga jualnya menjadi murah. Apabila pabrik sawit tersebut bisa mengeringkan dan membersihkan cangkang sawitnya maka harga jualnya juga akan meningkat, sehingga ada nilai tambah sekaligus tambahan pendapatan bagi pabrik sawit tersebut. Sejumlah sumber energi dari panas limbah pabrik sawit bisa digunakan untuk proses pengeringan tersebut.

Panas adalah sumber energi yang bisa digunakan untuk berbagai keperluan, baik panas yang dihasilkan secara langsung dari proses pembakaran atau dari panas limbah yang merupakan panas sisa dari pembakaran tersebut maupun sumber lain seperti listrik dan sebagainya. Pada operasional pabrik sawit ada sejumlah panas limbah yang bisa diambil atau dipanen atau dipulihkan sebagai sumber panas untuk pengeringan tersebut seperti panas dari pembakaran di boiler, panas dari steam turbine dan panas dari proses sterilisasi TBS. Apabila pabrik sawit tersebut juga mengolah limbah cairnya untuk produksi listrik, maka panas limbah dari pembakaran biogas pada generator juga bisa sebagai sumber panas untuk pengeringan cangkang sawit tersebut. Sejumlah sumber panas yang merupakan panas limbah tersebut apabila diintegrasikan maka jumlahnya besar sehingga bisa mencukupi untuk pengeringan cangkang sawit tersebut. 

Selain menghasilkan CPO sebagai produk utama, pabrik sawit pada umumnya juga menghasilkan palm kernel atau inti sawit. Saat ini masih sedikit pabrik CPO yang juga memiliki pabrik PKO, artinya pabrik sawit yang mengolah sabut untuk produksi CPO dan inti sawit untuk produksi PKO. Palm kernel atau inti sawit tersebut dihasilkan dari pemisahan palm kernel dengan atau inti sawit dengan cangkangnya. Pemisahan dilakukan dengan memecah cangkang sawit dalam nut cracker drum, selanjutnya bisa dipisahkan antara cangkang sawit dengan kernel atau intinya berdasarkan perbedaan berat jenis. Apabila pabrik sawit ingin mendapatkan nilai tambah dari cangkang sawitnya, maka begitu keluar dari pabrik sawit tersebut langsung masuk pengering (dengan panas limbah sebagai sumber panasnya) setlah itu dibersihkan dengan ayakan (screening) sehingga menjadi produk akhir berupa cangkang sawit yang kering dan bersih, sehingga nilai jualnya lebih tinggi. Ukuran cangkang dan serabut yang lolos ayakan (undersize), bisa digunakan juga sebagai bahan bakar boiler. Boiler pabrik sawit saat ini beroperasi menggunakan bahan bakar serabut (mesocarp fiber) dan sebagian cangkang sawit tersebut. Bahan yang reject berupa undersize tersebut bisa sebagai bahan bakar boiler sehingga cangkang sawit yang digunakan lebih sedikit.  

Estimasi Peningkatan Produksi Biogas POME di Indonesia dan Malaysia dengan Penambahan Briket Biomasa

 

Hal penting yang perlu dilakukan untuk mengimplementasikan suatu penelitian pada unit komersial adalah sisi teknis dan ekonomi. Suatu produk penelitian yang telah teruji secara teknis perlu dievaluasi pada sisi ekonominya. Hal tersebut karena pada unit komersial aspek keekonomian menjadi pertimbangan utama untuk implementasi suatu teknologi tertentu. Suatu teknologi yang diimplentasikan dengan maksud meningkatkan performa unit komersial tersebut tetapi tidak memberi keuntungan ekonomi pada umumnya tidak akan banyak yang tertarik. Demikian juga sebaliknya. Seberapa keuntungan ekonomi yang bisa didapat dari implementasi teknologi tersebut ? Apakah sepadan (worth it) dengan upaya yang telah dilakukan ? Kedua pertanyaan tersebut akan menjadi pertimbangan berikutnya.

 Pada unit biogas (yang sebagian besar untuk produksi listrik) juga berlaku kaidah di atas. Dan khususnya unit biogas di Indonesia dan Malaysia sebagai produsen CPO (crude palm oil) terbesar di dunia maka unit biogas POME atau limbah cair pabrik sawit banyak dibangun sebagai sarana mengatasi masalah limbah cair dan juga produksi energi khususnya listrik. Puluhan bahkan ratusan unit biogas POME telah dibangun di Indonesia dan Malaysia, tetapi jumlah itupun belum sebanding dengan jumlah pabrik sawit di Indonesia dan Malaysia yang telah mencapai ribuan. Dan lebih khusus jumlah unit biogas POME di Indonesia lebih sedikit atau prosentase lebih kecil dibandingkan pabrik sawitnya dibandingkan di Malaysia. Mengapa hal tersebut terjadi ? Untuk lebih detail bisa dibaca disini.

Sterilisasi / steamming di pabrik sawit

Dan karena produk akhir komersial dari unit biogas komersial tersebut adalah listrik maka harga listrik akan sangat berpengaruh pada operasional unit biogas tersebut. Penelitian yang dilakukan di universitas Aarhus di Denmark bahwa briket biomasa bisa meningkatkan produksi biogas secara signifikan yakni setiap 1 ton briket jerami yang ditambahkan telah menambah produksi biogas rata-rata sebesar 400 meter kubik. Dengan nilai kalori biogas sekitar 4500 kcal/m3 maka setiap ton penambahan briket jerami akan menambah kalori sebesar 1.800.000 kcal dalam bentuk biogas. untuk lebih detail bisa dibaca disini. Pada kasus biogas POME apabila tandan kosong sawit (EFB = empty fruit bunch) digunakan untuk bahan baku briket bisa jadi peningkatan produk biogas yang dihasilkan lebih banyak. Hal tersebut karena tandan kosong sawit telah mengalami proses sterilisasi (steamming) sehingga pori-pori biomasa tersebut lebih terbuka sehingga luas permukaan (surface area) lebih besar. Pembriketan tandan kosong sawit tersebut juga akan semakin memperluas permukaan biomasa tersebut sehingga proses fermentasi anaerob semakin sempurna dan produk biogas semakin banyak.

Dengan asumsi harga listrik per kwh di Malaysia dari biogas yakni 0,49 RM (Rp 1.715) dan di Indonesia Rp 1000, dengan peningkatan biogas dihasilkan tersebut diatas maka di Malaysia lebih menarik dan memberi keuntungan. Walaupun demikian peningkatan produksi biogas tersebut juga telah menghasilkan keuntungan menarik apabila diaplikasikan, baik di Indonesia maupun Malaysia. Estimasi dengan asumsi kapasitas reaktor biogas 150.000 ton dan dengan penambahan briket biomasa sebanyak 15.000 ton (maksimal 10% dari volume reaktor) telah memberi keuntungan hampir 27 milyar rupiah (aplikasi di Indonesia) dan 14 juta ringgit Malaysia (aplikasi di Malaysia). Dengan kondisi tersebut sebenarnya sangat menarik untuk mengimplentasikan riset tersebut pada pembangkit-pembangkit listrik biogas POME di Indonesia dan Malaysia. Selain mengurangi limbah padat industri kelapa sawit, peningkatan produksi biogas yang sebanding dengan produksi listriknya akan memberi keuntungan yang menarik bagi industri kelapa sawit tersebut.    

Mengapa Produksi Listrik Dari Biogas Menggunakan Gas Engine Generator? Bukan Dengan Gas Turbine Generator Ataupun Steam Turbine Generator

 

Kebutuhan akan jenis pembangkit listrik selalu terkait kapasitas, sejumlah faktor teknis dan biaya investasi yang dibutuhkan. Turbine dengan generator adalah jenis pembangkit yang biasa digunakan di industri khususnya jenis steam turbine dan gas turbine. Pengelompokan jenis turbine di atas berdasarkan pada prinsip operasi dan fluida yang menggerakannya. Pada pabrik kelapa sawit hampir semua listrik dihasilkan dari steam turbine generator. Selain untuk produksi listrik, steam yang dihasilkan dari boiler tersebut juga untuk mengolah tandan buah segar (TBS) untuk menghasilkan minyak sawit atau CPO.

Pengolahan limbah cair pabrik sawit atau pome menjadi biogas dan selanjutnya sebagian besar juga digunakan untuk pembangkit listrik. Listrik dari biogas tersebut hampir semua digunakan memenuhi kebutuhan diluar pabrik sawit dan masyarakat sekitar. Dengan potensi pabrik sawit yang diperkirakan lebih dari 1000 unit dengan didukung 15 juta hektar kebun sawitnya maka potensi listrik yang dihasilkan akan lebih dari 1,5 GW. Sekitar 0,7 m3 limbah cair dihasilkan oleh pabrik sawit dari setiap ton TBS yang diolah. Biogas biasanya terdiri dari 50-75% metana (CH4), 25-45% karbon dioksida (CO2), dan sejumlah gas-gas lainnya. Jika pengelolaan limbah cair tidak terkendali, metana dalam biogas terlepas langsung ke atmosfer. Sebagai gas rumah kaca (GRK) metana mempunyai efek 21 kali lebih besar bahayanya dibandingkan dengan CO2. Produksi listrik dari biogas limbah cair pabrik sawit (pome)  tersebut adalah upaya juga untuk mengurangi bahanya lingkungan tersebut. Produksi listrik dari biogas tersebut semua menggunakan gas engine generator dan tidak satupun menggunakan steam engine generator. Hal tersebut karena produksi listrik dengan steam turbine selain lebih kompleks juga kurang efisien. Gas engine generator adalah pembangkit listrik yangpaling sesuai untuk konversi biogas ke listrik. Gas engine yang mesinnya mirip mesin bensin, dengan hanya perubahan bahan bakarnya menjadi gas (biogas) atau mirip mesin kendaraan seperti bus umum yang berbahan bakar gas (BBG) juga lebih familiar bagi sebagian besar orang. 

Gas turbine generator pada umumnya digunakan untuk pembangkit listrik kapasitas besar. Pembangkit-pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) di Indonesia umumnya menggunakan gas turbine generator. Gas turbine adalah peralatan yang menggunakan gas-gas pembakaran bertekanan tinggi untuk memutar turbine yang bisa dihubungkan dengan generator untuk menghasilkan listrik. Selain pembangkit listrik gas turbine juga digunakan pada kapal, mobil balap dan pesawat jet. Bagian utama dari gas turbine meliputi : kompresor, ruang bakar,  gas turbines dan beban kerja. Setiap bagian atau segmen tersebut memiliki sejumlah komponen kritis yang terhubung dalam dalam satu poros. Selama operasional gas turbine tersebut, sebagian daya yang dihasilkan oleh turbine digunakan untuk menggerakkan kompresor. Kapasitas yang besar dan faktor teknis gas turbine generator membuat unit tersebut mahal dan tidak digunakan pada produksi listrik dari biogas. Kapasitas listrik dari biogas dari pengolahan limbah cair tidak terlalu besar, yakni untuk pabrik sawit dengan kapasitas 30 ton/jam TBS akan menghasilkan sekitar 1 MW listrik dan kelipatannya. Hal tersebut menjadi alasan mengapa gas engine generator digunakan pada pembangkit listrik biogas khususnya pada pada industri sawit.