Biostimulan (Pupuk Daun) Berbasis Liquid Smoke untuk Aplikasi ke Kebun Sawit Menggunakan Drone

Pada perkebunan sawit khususnya, pupuk adalah komponen biaya tertinggi operasional perkebunan tersebut. Hal itu sehingga berbagai upaya dilakukan untuk mengoptimalkan pemupukan tersebut, sehingga benar-benar pemakaian pupuk itu seefesien mungkin termasuk penggunaan slow release fertilizer untuk mencapai maksud tersebut dan untuk lebih detail baca disini. Terkait upaya memaksimalkan pemupukan tersebut sehingga hasil TBS maksimal, penggunaan pupuk daun juga perlu dipertimbangkan. Asap cair (liquid smoke / pyroligneous acid) adalah salah satu jenis pupuk daun tersebut walaupun istilah yang lebih tepat adalah biostimulan (booster). 

Hal ini karena asap cair tersebut tidak menyediakan unsur hara seperti nitrogen (N), fosfor (P) dan kalium (K). Tetapi asap cair tersebut bertindak sebagai biostimulan, zat pengatur tumbuh (ZPT), sekaligus pelindung alami yang membuat daun tumbuh jauh lebih optimal. Ketika daun tumbuh optimal meningkatkan pertumbuhan seluruh organ tanaman secara eksponensial, termasuk batang, akar, bunga, buah dan sebagainya. Daun adalah "dapur" utama tanaman, sehingga kesehatan daun menentukan kesehatan seluruh sistem tanaman. Pertumbuhan daun yang optimal juga meningkatkan efisiensi penyerapan pupuk (efek "mesin pompa") di tanah. 

Lebih lanjut, asap cair tidak hanya sebagai “pupuk daun”, ternyata asap cair juga berfungsi sebagai pestisida organik (fungisida/insektisida). Hal tersebut sehingga mengusir hama (seperti kutu dan lalat), serta mencegah penyakit daun. Kandungan fenol dan asam asetat bersifat toksik bagi serangga (kutu daun, thrips, ulat) serta ampuh menekan jamur penyebab penyakit tanaman. Dan aroma asap yang khas membuat serangga enggan mendekat dan bertelur di permukaan daun. Selain itu, sifat mengikatnya membuat spora jamur patogen kesulitan menempel dan berkembang di permukaan daun. 

Terkait dengan fungsi ganda tersebut, pemakaian asap cair untuk aplikasi ke daun (foliar) bisa sesuai prioritas, apakah lebih dikhususkan sebagai “pupuk daun” atau sebagai biopestisida. Hal memerlukan sejumlah penyesuaian seperti dosis, formulasi tambahan dan waktu aplikasi. Untuk memaksimalkan fungsi asap cair sebagai pupuk daun, Anda harus mencampurnya dengan unsur hara tambahan (seperti pupuk organik cair/POC) dan mengaplikasikannya pada waktu stomata daun membuka sempurna. Asap cair mampu memperkecil molekul air. Saat diencerkan atau dicampurkan dengan Pupuk Organik Cair (POC), kandungan nutrisi pupuk tersebut menjadi lebih mudah masuk dan diserap melalui stomata (mulut daun). Sedangkan untuk memaksimalkan fungsinya sebagai biopestisida asap cair perlu dikombinasikan dengan pestisida nabati lain. Untuk frekuensi penyemprotan untuk pencegahan yakni 1 kali seminggu, sedangkan serangan hama tinggi yakni 2-3 kali seminggu hingga populasi hama terkendali. 

Penggunaan drone untuk penyemprotan pestisida dan pupuk cair sudah banyak digunakan diberbagai tanaman pertanian seperti padi, jagung, tebu hingga sawit. Lebih khusus di perkebunan sawit, aplikasi drone adalah solusi modern penyemprotan pupuk dan pestisida. Dan di Indonesia lebih dari 80% aplikasi drone untuk sektor kehutanan dan pertanian. Faktor efisiensi (waktu, tenaga, biaya operasional, pupuk, pestisida) dan presisi menjadi daya dorong utama aplikasi drone ini. Hal ini sehingga teknologi drone diharapkan sebagai solusi efektif dalam pengendalian hama penyakit, pemupukan dan budidaya tanaman sawit. Drone efektif untuk meningkatkan efisiensi perkebunan terutama di area yang dan sulit dijangkau. Sebagai sebuah teknologi berbagai penyempurnaan telah dilakukan untuk menyempurnakan fungsinya seperti kapasitas angkut, kecepatan semprot, fitur keselamatan, dan efisiensi kerja. Penggunaan drone mendukung pertanian presisi dan ketahanan pangan global dengan pendekatan teknologi ramah lingkungan.  

Penyemprotan pupuk cair ke bagian bawah daun (underside spraying) menggunakan drone memerlukan teknik khusus. Hal ini karena baling-baling drone secara alami menghasilkan hembusan angin ke bawah (downwash) yang kencang. Efek downwash inilah yang dimanfaatkan untuk menggerakkan dan membalikkan daun secara lembut, sehingga butiran semprotan (droplets) bisa mengenai bagian bawah daun. Hal ini karena di bagian bawah daun, di mana letak stomata paling banyak berkumpul sekitar 80%. Tekstur Semprotan juga dibuat mode mist (embun paling halus) agar cairan menempel rata dan tidak menetes terbuang ke tanah. Selanjutnya faktor ketinggian drone, kecepatannya, dan sudut nozel perlu diatur sedemikian rupa untuk mencapai maksud tersebut. Faktor lingkungan berupa angin kencang perlu dihindari sehingga perlu menyesuaikan waktu dan kondisi yang tepat.  

Seiring dengan berkembangnya penggunaan biochar sebagai solusi kesehatan dan kesuburan tanah serta solusi iklim maka semestinya demikian juga dengan aplikasi asap cair ini. Asap cair sebagai produk samping berupa produk cair dari produksi biochar akan meningkat seiring dengan peningkatan produksi biochar. Asap cair sebagai produk yang dihasilkan dari bahan baku biomasa melalui proses pirolisis juga mendorong penggunaan bahan alami berbasis sumber terbarukan (renewable resource) sehingga ramah lingkungan dan berkelanjutan.   

Produksi Listrik dari Pirolisis, Menggunakan Gas Engine atau ORC Generator ?

Semakin efisien suatu peralatan maka semakin besar manfaat atau keuntungan yang bisa didapat. Hal ini termasuk peralatan untuk produksi biochar yakni pirolisis. Semakin efisien peralatan pirolisis tersebut maka akan semakin murah produksi biochar tetapi juga sekaligus menghasilkan produk-produk pengembangan. Sebagai contoh adalah pemanfaatan byproduct dari proses pirolisis tersebut seperti syngas, biooil, pyroligneous acid hingga excess heat. Memanen atau memanfaatkan energi dari sumber panas buangan yang biasanya terbuang percuma adalah juga bagian dari efisiensi juga. Sejumlah produk yang bisa digunakan untuk produksi energi bisa dimanfaatkan untuk produksi listrik yakni syngas, biooil dan excess heat. Tetapi ada sejumlah teknologi untuk produksi listrik tersebut, jadi pilihannya menggunakan yang mana ?

A. Gas Engine

Gas Engine seperti GE Jenbacher biasa digunakan untuk produksi listrik dari biogas. Biogas yang merupakan produk dari bioprocess memiliki kandungan gas metana yang sangat dominan sedangkan syngas dari pirolisis yang merupakan thermal process hanya sedikit kandungan metana dan lebih banyak gas hidrogen (H2) dan karbonmonoksida (CO), hal ini sehingga gas engine tidak cocok untuk produksi listrik dari syngas pyrolysis. Selain cocok untuk biogas, gas engine seperti GE Jenbacher tersebut juga cocok dengan gas alam yang juga kandungan utamanya gas metana.  

B. ORC (Organic Rankine Cycle)

Perbedaan utama antara Organic Rankine Cycle (ORC) dan siklus Rankine biasa terletak pada fluida kerja dan suhu sumber panas yang digunakan. ORC dirancang khusus sebagai modifikasi dari siklus Rankine konvensional. Perbedaan dengan Rankine Cycle biasa yang menggunakan steam dari boiler sebagai fluida kerja yang banyak digunakan pada PLTU kapasitas besar, pada ORC (organic rankine cycle) ini menggunakan fluida kerja berupa fluida organik yang memiliki titik didih rendah seperti hidrokarbon atau refrigeran. Titik didih rendah ini sehingga bisa memanfaatkan sumber panas yang suhunya tidak terlalu tinggi seperti panas limbah (waste heat) atau panas buangan (residual heat) dan sebagainya. 

Dan karena banyak fluida organik yang tersedia maka pemilihan bahan organik sebagai fluida kerja yang cocok pada ORC juga tidak kalah penting. Bahkan pemilihan fluida kerja untuk pembangkit ORC tersebut sangat krusial karena memengaruhi efisiensi termodinamika, biaya operasional, serta aspek keselamatan. Faktor utama yang dipertimbangkan adalah sifat termofisika fluida, kompatibilitas dengan sumber panas, dampak lingkungan, dan ketersediaan komersial (aspek ekonomi). Sehingga pemilihan fluida ORC tersebut harus menyeimbangkan efisiensi energi, keselamatan, dampak lingkungan, dan biaya.

Waste heat dari pirolisis bisa di-recovery dan dimanfaatkan untuk produksi listrik dengan ORC ini. Demikian juga byproduct pyrolysis yang bisa sebagai sumber energi yakni excess syngas dan bio-oil.  Excess syngas dan bio-oil tersebut digunakan sebagai bahan bakar dan panasnya digunakan sumber energi pembangkit ORC tersebut. Pada dasarnya memang pemilihan pembangkit listrik ORC ini berdasarkan kebutuhan listrik dan sumber energi tersedia. Untuk kebutuhan lisrik kecil yakni berkisar 0,5 MW - 10 MW dan sumber energi nya bersuhu rendah yakni yang suhunya dibawah 350 C (kisaran suhu rendah hingga menengah (80 C - 350 C)) maka pilihan terhadap ORC adalah cocok. Sebagai perbandingan yakni pada steam turbine membutuhkan suhu jauh di atas 400 C dan output daya 10 MW hingga di atas 1.000 MW (seperti pada PLTU batu bara atau PLTN). Tetapi mengapa hampir semua pabrik sawit (pabrik CPO / crude palm oil) walaupun produksi daya listriknya  kecil atau rata-rata kurang dai 5 MW tetap memakai steam turbine ? Untuk penjelasannya baca disini.

Penerapan pembangkit Organic Rankine Cycle (ORC) sebagai waste heat to power (WHP) dari proses pirolisis adalah kombinasi yang sangat efektif untuk meningkatkan efisiensi energi total sistem (co-generation). Dan unit pirolisis modern yang banyak digunakan pada pirolisis biomasa sistem kontinyu yakni untuk produksi biochar, yang bekerja secara autothermal atau self-sustain maka dimungkinkan unit pirolisis tersebut juga bisa beroperasi mandiri dari pembangkit lisrik dari ORC tersebut. Hal tersebut berarti akan menurunkan biaya operasional, karena listrik untuk menjalankan motor listrik, pompa dan sebagainya dari produksi sendiri. Dengan kata lain unit pirolisis tersebut beroperasi mandiri tanpa tergantung dari jaringan listrik atau PLN. Dari sudut pandang iklim maka kondisi tersebut ideal, karena sumber energi berasal dari sumber terbarukan (carbon neutral) dan apabila biochar digunakan untuk carbon sequestration berarti carbon negative. Optimasi sistem sehingga menghasilkan konfigurasi yang optimal dan menguntungkan menjadi tugas para engineer.  

Sebuah perusahaan di Amerika yakni Quonset Soil Solutions, LLC di Rhode Island baru-baru ini telah sukses memasang unit ORC untuk memanen panas limbah (waste heat) dari unit pirolisis mereka berkapasitas 1,8 MW. Selain itu beberapa unit pirolisis di Eropa dikabarkan juga telah menggunakan ORC dengan kapasitas lebih kecil. Kesuksesan-kesuksesan ini akan menginspirasi dan pemasangan unit ORC sebagai bagian produksi biochar dengan (slow) pyrolysis akan semakin berkembang. 

Kesimpulannya : 
-Sistem ORC sangat direkomendasikan untuk pabrik pirolisis berskala kontinu (bukan tipe batch kecil) karena mampu mengubah polusi panas (waste heat) menjadi aset energi listrik yang berharga secara konstan. Operasional ORC ramah lingkungan dan mendukung target dekarbonisasi.  

-Pembangkit ORC dari waste heat pirolisis adalah solusi efisien, aman, dan berkelanjutan untuk menghasilkan listrik dari energi panas buangan (residual heat). Teknologi ini juga ideal untuk berbagai industri yang menghasilkan panas menengah, sehingga energi tidak terbuang percuma.   

Peran Biochar untuk Meningkatkan Produktivitas Sawit, Diantara Penggunaan Bibit Unggul dan Replanting

Produktivitas kelapa sawit terus dipacu hingga ke titik paling optimalnya. Hal ini karena untuk memenuhi kebutuhan yang terus meningkat khususnya program mandatory biodiesel B-50. Tentu upaya optimalisasi produktivitas tersebut tidak mudah dan instant. Walaupun poin kunci untuk realisasinya juga telah dipetakan yakni dengan replanting/peremajaan sawit tua, penggunaan bibit unggul dan intensifikasi, tetapi prakteknya juga butuh metode atau approach yang tepat dan butuh waktu.  Replanting/peremajaan sawit tua masih sangat lambat dan banyak kendala, sedangkan penggunaan bibit unggul lebih mendapat perhatian dan terus didorong. Analogi penggunaan bibit unggul ini seperti perbandingan sapi lokal dan ras unggul. Sehingga sebagus apapun perawatan sapi Jawa, bobotnya tidak akan menyamai sapi limousin. Demikian juga dengan bibit kelapa sawit.

Upaya intensifikasi lahan melalui optimalisasi input, teknologi, dan metode budidaya modern juga masih perlu dikembangkan. Sedangkan ekstensifikasi atau perluasan lahan sebisa mungkin dihindari atau diperlambat, untuk lebih detail baca disini. Biochar bisa memiliki peran penting di area intensifikasi tersebut. Selain aplikasi biochar akan meningkatkan kesehatan tanah, yang menjadi prasyarat penting suatu tanaman bisa berproduktivitas secara optimal, juga sangat ramah lingkungan karena bahan baku biochar dari sumber terbarukan yakni biomasa dan meningkatkan efisiensi pemupukan (NUE = Nutrient Use Efficiency). Dan bahkan aplikasi biochar juga sebagai solusi iklim yakni sebagai carbon sequestration. Optimalisasi produktivitas bisa dilakukan dengan cara aplikasi biochar plus penggunaan bibit unggul dengan metode pertanian yang modern dan ramah lingkungan. Jadi memang pada dasarnya optimalisasi tersebut merupakan upaya yang komprehensif dan terukur. 

Indonesia berkontribusi 25% terhadap suplai minyak nabati dunia, menjadikannya aktor kunci dalam stabilitas pasokan minyak nabati dunia. Dengan posisi tersebut, setiap perubahan dalam produksi, kebijakan export maupun dinamika domestik Indonesia akan langsung berdampak pada harga dan keseimbagan pasar internasional. Indonesia saat ini memang produsen kelapa sawit terbesar atau rangking satu di dunia tetapi bukan yang terunggul atau yang paling produktif karena produktivitasnya belum optimal. Dibanding negara tetangga saja yakni dengan Malaysia masih kalah dan sedikit lebih unggul dari Thailand padahal faktor geografi yakni iklim di Indonesia jauh lebih mendukung. Saat ini produktivitas CPO Indonesia berkisar 3,3 ton/hektar sedangkan Malaysia berkisar 3,8 ton/hektar sedangkan Thailand berkisar 3 ton/hektar.  

Yield gap yakni selisih atau kesenjangan antara produksi aktual dengan potensi produksi maksimal kadang cukup besar. Beberapa faktor utama yang memicu yield gap antara lain faktor lingkungan yang tidak optimal seperti kondisi kekeringan, hingga kesalahan dalam praktik budidaya seperti kesalahan dalam pembukaan lahan dan penanaman, serta ketidaktepatan dalam diagnosis dan rekomendasi pemupukan. Yield gap ini harus diminimalisir sehingga produktivitas sawit bisa dimaksimalkan. 

Peran biochar kadang tidak bisa ditemukan atau terlihat langsung pada berbagai upaya peningkatan produktivitas sawit tersebut tetapi aplikasi biochar sangat sejalan dengan tujuan tersebut. Sebagai contoh keberhasilan program replanting / peremajaan sawit bergantung antara lain pada kualitas bibit, pemupukan, populasi tanaman, dan kesehatan tanah. Faktor kesehatan tanah dan pemupukan tersebut bisa sangat erat kaitannya dengan biochar.  Dan terkait dengan biofungisida untuk mengatasi gangguan jamur ganoderma, biochar bisa digunakan sebagai carrier yang diformulasikan dengan unsur-unsur lainnya seperti humus, asam amino, humat, hormon dan sebagainya. Dan karena memang satu-satunya cara efektif mengendalikan jamur ganoderma adalah memasukkan musuh alaminya berupa biofungisida berbasis trichoderma spp, dan fungi mikoriza arbuskular ke dalam tanah.  Tetapi memang juga masih banyak pihak yang belum memiliki pengetahuan yang memadai untuk aplikasi biochar ini. 

Selain mengenjot produksi, penerapan praktik pengelolaan terbaik juga penting untuk memenuhi standar keberlanjutan di tengah meningkatnya tekanan dari isu lingkungan. Dan aplikasi biochar sangat sejalan dengan poin tersebut.  Bahkan terkait teknologi sawit rendah karbon dalam aplikasi biochar sangat relevan pada CECC (Controlled Emission Composting Chamber) dan lebih detail untuk aplikasi biochar untuk pengomposan baca disini. Sedangkan trend pemupukan di perkebunan sawit dengan aplikasi pupuk lepas lambat (slow release fertilizer) juga sangat relevan dengan biochar, untuk lebih detail baca disini. 

Washed PKS untuk Dekarbonisasi Pabrik Besi dan Baja

Industri baja ini berkontribusi menyumbang CO2 sebanyak 8% secara global, setiap ton produksi baja menghasilkan emisi CO2 rata-rata sebanyak 1,85 ton dan dibanding pertambangan bijih besinya, produksi besi dan baja berkontribusi jauh lebih besar pada emisi CO2. Upaya dekarbonisasi industri baja dimulai dengan penggunaan energi terbarukan untuk peleburan / smelter-nya. Bahan bakar berbasis biomasa berupa arang yang memiliki nilai karbon tinggi bisa menggantikan penggunaan kokas yang berasal dari batubara. Dan penggunaan hidrogen dari sumber energi terbarukan menjadi target puncak dekarbonisasi pada industri baja tersebut.

Saat ini industri baja sebagian besar menggunakan batubara sebagai sumber energi atau reduktornya. Batubara tersebut diolah menjadi kokas dan digunakan pada tungku peleburan atau blast furnace. Diperkirakan sekitar 70% produksi baja dunia menggunakan blast furnace atau proses BF-BO, bahkan di China lebih dari 90% produksi baja menggunakan proses BF-BOF tersebut. Untuk mengurangi intensitas karbon maka digunakan bahan bakar gas atau gas alam sebagai bahan bakarnya. Penggunaan bahan bakar gas (BBG) berupa gas alam tersebut juga sebagai media transisi dan pada dasarnya karena berasal dari bahan bakar fossil maka juga merupakan bahan bakar karbon positif.

Hampir semua emisi CO2 pada sektor produksi baja berasal dari blast furnace (BF) untuk pemunrnian bijih besi (iron ore) menjadi crude iron atau pig iron. Tantangannya sangat besar yakni ada sekitar 1.850 pabrik baja di dunia dengan sekitar 1.000 pabrik tersebut menggunakan blast furnace, dengan produksi pig iron mencapai sekitar 1,5 milyar ton per tahun.

Penggunaan arang pada blast furnace selain menurunkan emisi karbondioksida (CO2), juga emisi sulfurdioksida (SO2) karena kandungan sulfur dari arang sangat rendah (sekitar 100 kali lebih rendah) dibandingkan kokas (coke). Begitu juga penggunaan batu kapur (limestone) akan berkurang sehingga produksi slag otomatis juga berkurang. Demikian juga membuat operasi blast furnace bersifat asam.

Penggunaan bahan bakar karbon berbasis biomasa (biocarbon) berupa arang memiliki efek lebih baik bagi iklim karena merupakan bahan bakar karbon netral. Selain itu secara teknis karena merupakan bahan bakar padat sama seperti kokas yang berasal dari batubara maka praktis tidak banyak bahkan tidak perlu perubahan atau modifikasi pada tungku peleburannya. Tetapi faktor ketersediaan arang berkualitas tinggi, volume besar dan suplai yang kontinyu masih menjadi kendala utamanya.

Hal ini sehingga penggunaan arang atau charcoal untuk menggantikan kokas dari batubara di blast furnace menjadi penting. Arang yang berasal dari biomasa adalah material terbarukan yang berkelanjutan sebagai reduktor atau bahan bakar di blast furnace sehingga dari reaksi kimia akan memisahkan atom oksigen dari atom besi dan ini akan mengemisikan CO2. Hal ini akan mengubah bijih besi (iron ore) (Fe2O3) menjadi crude (pig) iron. 

Tetapi bedanya karena sumber karbon sebagai reduktor atau bahan bakar.  blast furnace berasal dari sumber terbarukan dan berkelanjutan maka hal tersebut menjadi proses yang carbon neutral. Sedangkan apabila menggunakan kokas dari batubara karena berasal dari sumber fossil maka hal tersebut menjadi proses carbon positive. Demikian juga apabila menggunakan gas alam sebagai sumber karbon untuk reduktor atau bahan bakar di blast furnace tersebut, walaupun dikatakan less carbon intensity.  

Penggunaan arang atau material biocarbon untuk metalurgi atau pembuatan baja sebenarnya sudah pernah menjadi hal biasa pada beberapa waktu lalu. Pada era awal tahun 1900an produksi arang dunia mengalami masa kejayaannya dengan produksi lebih dari 500 ribu ton. Pada tahun 1940an produksi arang mengalami penurunan menjadi hampir ½ dari era awal 1900an yang diakibatkan material karbon lainnya yakni penggunaan kokas yang berasal dari batubara yang menggantikan arang atau material biocarbon pada pembuatan baja dan logam-logam lainnya.

Arang adalah bahan bakar dan reduktor yang berasal dari biomasa yang sangat potensial digunakan pada fase transisi tersebut. Cangkang sawit atau palm kernel shell (PKS) adalah bahan baku biomasa potensial untuk produksi arang tersebut. Kuantitas cangkang sawit juga mencapai jutaan ton sehingga pasokannya bisa diandalkan. Arang sebagai produk karbonisasi atau pirolisis biomasa memiliki nilai kalori tinggi, fixed carbon tinggi dan stabil. Tetapi selain itu ada faktor lain yakni ash chemistry yang mempengaruhi kualitas baja yang dihasilkan. Hal ini sedikit mirip dengan ash chemistry pada wood pellet dari kebun energi kaliandra ataupun gliricidia. 

Pada penggunaan untuk reduktor di blast furnace arang tersebut harus memiliki kandungan phospor rendah, sedangkan pada wood pellet dari kebun energi kaliandra ataupun gliricidia harus memiliki kandungan kalium/potassium yang rendah, demikian juga natrium/sodium dan klorin-nya. Pada wood pellet tersebut kandungan kalium/potasium, natrium/sodium dan klorin mempengaruhi kualitas wood pellet dan juga penggunaannya untuk pembangkit listrik. Pembangkit listrik berteknologi pulverized combustion yang banyak digunakan di dunia akan menolak apabila menggunakan wood pellet dengan kualitas tersebut. Demikian juga pada blast furnace juga akan menolak arang yang memiliki kandungan phospor tinggi. 

Untuk mendapatkan kualitas dengan kandungan phospor rendah tersebut maka cangkang sawit atau PKS harus dicuci dulu. Setelah pencucian kandungan phospor akan turun selanjutnya dikeringkan dan dipirolisis atau karbonisasi untuk menjadi arang cangkang sawit (PKSC = palm kernel shell charcoal). Demikian juga untuk wood pellet tersebut. Hanya bedanya pada produksi wood pellet tidak ada pirolisis atau karbonisasi tetapi setelah kekeringan dan ukuran partikel sesuai lalu pemadatan (biomass densification) dalam pelletiser.

Untuk produksi baja per ton dibutuhkan energi rata-rata 6.000 MJ (setara 50 kg hidrogen) atau setara 200 kg arang dan memerlukan bahan baku biomasa kayu sekitar 600-800 kg. Dengan nilai kalor yang hampir sama dengan biomasa kayu-kayuan maka hal tersebut juga setara dengan penggunaan PKS, yang merupakan limbah perkebunan atau agro industri.

Sementara permintaan untuk low-carbon steel meningkat dengan pesat karena industri-industri baja dan pemerintah seluruh dunia berkomitmen mengurangi emisi karbon dari bahan bakar fossil.  Penggunaan arang atau biocarbon ini pada blast furnace merupakan produksi low carbon steel tersebut, karena belum 100% produksi baja tersebut menggunakan energi terbarukan.  

Pupuk Lepas Lambat Trend Baru di Industri Sawit

Kebutuhan pupuk sangat penting bagi pertumbuhan tanaman dan khususnya tanaman sawit. Pohon sawit bahkan tidak berbuah apabila tidak dipupuk. Dan pemupukan bagi perkebunan sawit merupakan komponen biaya tertinggi bagi operasional perkebunan sawit. Faktor lain untuk efisiensi pupuk jelas menjadi perhatian penting. Hal inilah mengapa inovasi dalam pemupukan sawit berkembang pesat. 

Terkait inovasi peningkatan efisiensi pemupukan di perkebunan sawit konsep pupuk lepas lambat (slow release fertilizer / SRF ) atau istilah lainnya pupuk lepas terkontrol (controlled release fertiliser / CRF) semakin mendapat perhatian. Dengan rekayasa tertentu sehingga kecepatan pelepasan nutrisi atau hara bisa dilakukan secara lambat atau terkontrol akan membuat efisiensi penggunaan nutrisi (NUE / nutrient use efficiency) bagi tanaman meningkat. Pupuk menjadi lebih ekonomis dan pencemaran lingkungan berkurang. Iklim tropis Indonesia dengan curah hujan tinggi maka pencucian / leaching terhadap pupuk juga tinggi.  

Sejumlah material sebagai SRF / CRF agent telah dikembangkan untuk mencapai tingkat pelepasan nutrisi / hara yang dikehendaki. Sejumlah material tersebut antara lain polimer, sulfur/belerang, senyawa kimia bahkan kompos. Karakteristik dari  SRF / CRF agent berbeda-beda terganting bahan dan jenis produknya. Selain faktor kinerja, harga dari material  SRF / CRF agent juga penting sebagai pertimbangan tersendiri. 

Biochar sebagai  renewable SRF / CRF agent dan juga sebagai solusi iklim. Biochar mampu bertahan ratusan tahun dalam tanah sebagai carbon sequestration. Selain bahan-bahan sintetis yang berasal dari sumber tidak terbarukan, biochar adalah alternatif  SRF / CRF agent yang berasal sumber terbarukan. Biomasa dari limbah-limbah pertanian, perkebunan dan kehutanan adalah sumber utama produksi biochar dengan proses pirolisis. Sejumlah SRF / CRF dengan slow release agent biochar juga sudah mulai diproduksi. Hal ini akan meningkatkan produksi biochar, yang selama ini masih belum populer. Dan akan menjadi solusi masalah limbah biomasa tersebut dan bernilai ekonomi.  

Sumber Energi untuk Data Center Antara Pertumbuhan dan Keberlanjutan serta Peran Bioenergi

Pusat data adalah fasilitas fisik yang menampung sistem komputer dan infrastruktur terkait, seperti server dan penyimpanan, yang digunakan untuk menyimpan dan memproses data. Mereka ini membentuk fondasi kekuatan komputasi suatu negara, dan menjadi sebuah ketergantungan inti dalam membangun Kecerdasan Buatan (AI) berskala besar.Dan khusus pusat data AI ini lebih boros energi. Menurut Badan Energi Internasional (IEA), pusat data AI tipikal saat ini menggunakan energi sebanyak 100.000 rumah tangga, sementara pusat-pusat AI besar saat ini mengonsumsi sekitar 20 kali lipat jumlah tersebut ( 2 juta rumah tangga).

Daya komputasi yang dibutuhkan untuk mendukung pertumbuhan AI juga meningkat dua kali lipat kira-kira setiap 100 hari. Sebagai contoh Malaysia bahwa tidak mengherankan jika konsumsi energi pusat data di Malaysia diproyeksikan melonjak hingga lebih dari 5.000 MW pada tahun 2035, yaitu 40 persen dari kapasitas daya Semenanjung Malaysia saat ini, atau 11,1 persen dari kapasitas daya Malaysia yang diproyeksikan pada tahun 2035. Sedangkan di Indonesia. Sedangkan proyeksi konsumsi listrik data center di Indonesia melonjak signifikan, diprediksi mencapai 5.200 MW pada 2034 dan bahkan bisa mencapai 12.000 MW pada 2033.  Dan kapasitas saat ini tahun 2025 baru sekitar 274 MW dan dengan prediksi pertumbuhan 16,8% per tahun bisa mencapai target >2.000 MW di 2029. 

Setidaknya ada 2 pendorong utama pertumbuhan industri pusat data ini. Pertama, faktor sisi permintaan meliputi pertumbuhan cloud dan AI, bersama dengan meningkatnya permintaan global akan kapasitas penyimpanan dan pemrosesan data dalam tugas sehari-hari seperti jejaring sosial, e-commerce, dan penyimpanan data. Kedua, faktor sisi penawaran meliputi ketersediaan sumber daya seperti listrik dan air, konektivitas serat optik dan ketersediaan lahan. 

Pada perkembangan pertumbuhan industri pusat data, dengan tinggi atau borosnya konsumsi energi untuk pusat data telah berkontribusi pada kenaikan harga listrik bagi penduduk dan usaha kecil. Setiap negara harus mengambil pelajaran dari studi kasus ini saat berupaya mencapai keseimbangan antara pertumbuhan dan keberlanjutan. Sebagai contoh yakni di Georgia, AS, pasar pusat data dengan pertumbuhan tercepat di AS, Georgia Power melaporkan bahwa 80 persen dari proyeksi peningkatan permintaan energi sebesar 8.200 MW pada tahun 2030 terkait dengan rencana pusat data yang akan dibuka di negara bagian tersebut. Untuk mengatasi peningkatan permintaan listrik, tarif listrik dasar telah dinaikkan dan pembangunan pembangkit listril tenaga nuklir (PLTN) baru.

Georgia merupakan pasar yang menarik untuk pusat data, mengingat harga listrik yang relatif rendah, dengan tarif listrik industri sekitar 42 persen di bawah rata-rata nasional AS. Keringanan pajak yang besar juga dijanjikan, dengan setidaknya US$163 juta dihapuskan dalam pengumpulan pajak negara bagian dan pajak penjualan lokal setiap tahun sejak tahun 2022. Tetapi sejak tahun 2023, rata-rata pelanggan perumahan Georgia Power membayar US$43 lebih banyak per bulan menyusul kenaikan tarif dasar listrik. Untuk menanggapi tantangan ini, Rancangan Undang-Undang Senat diajukan untuk melindungi pelanggan perumahan dan komersial dari tagihan listrik yang lebih tinggi karena investasi besar-besaran perusahaan listrik untuk memenuhi kebutuhan energi kecerdasan buatan. 

Upaya untuk  mengatasi peningkatan permintaan energi bagi pusat data sekaligus mengurangi dampak lingkungannya perlu dilakukan. Pendekatan yang biasa dilakukan adalah  optimalisasi Efektivitas Penggunaan Daya (Power Use Effectiveness / PUE) dan metrik terkait, serta peralihan ke energi terbarukan.  Penggunaan energi terbarukan untuk pusat data masih belum banyak dilakukan ataupun kalau sudah dilakukan maka kapasitasnya masih kecil yakni kurang dari 5%. Jenis energi terbarukan juga masih memprioritaskan matahari, dan angin yang bersifat intermittent. 

Para pelaku industri juga menyatakan bahwa sifat intermiten energi surya (setidaknya tanpa sistem penyimpanan baterai yang dikembangkan dengan baik) tidak menjadikannya sumber energi yang ideal untuk pusat data, mengingat kebutuhan untuk menjaga agar pusat data tetap beroperasi 24 jam sehari, 7 hari seminggu. Dengan kapasitas pembangkitan surya yang terbatas, pusat data sering mengandalkan generator diesel cadangan. Meskipun diesel terbarukan (biodiesel dan green diesel) merupakan pilihan yang tersedia, saat ini belum ada peraturan yang mendorong transisi ini. 

Biomasa sebagai sumber energi atau bioenergi bagi pusat data tersebut masih sangat minim. Biomasa tersebut bisa digunakan langsung pada pembangkit listrik biomasa(PLTBm) dimana tipe CFB sangat umum digunakan ataupun dengan cara cofiring pada pembangkit listrik (PLTU) batubara. Selain itu juga bisa memanfaatkan biomasa sebagai sumber energi dan juga produksi biochar yakni dengan teknologi pirolisis, seperti perusahaan di AS ini. Syngas dari pirolisis tersebut sebagai sumber energi yang bersifat carbon neutral dan biochar sebagai produk utama untuk carbon sequestration / CCS sehingga operasionalnya carbon negative.  

Alat Pirolisis Skala Laboratorium untuk Ujicoba Produksi dan Penelitian Biochar

Trend dekarbonisasi terus berkembang di semua sektor kehidupan sebagai bagian konsensus global untuk menyelamatkan bumi. Biomasa memiliki peran strategis melalui biotransition yakni biomasa sebagai bahan bakar carbon neutral sehingga tidak berkonstribusi pada penambahan emisi CO2 di atmosfer hingga program carbon negative dengan carbon sequestration. Secara subtantif dekarbonisasi dengan program carbon negative (CDR /carbon dioxide removal) akan efektif jika bahan bakar biomasa sebagai bahan bakar carbon neutral ataupun penggunaaan energi terbarukan lainnya juga ditingkatkan. Atau dengan kata lain upaya mengurangi konsentrasi CO2 di atmosfer ternyata tidak bisa serta merta menyerap CO2 dari atmosfer (carbon capture and storage) saja. Dan dalam konteks energi terbarukan berbasis biomasa, praktisnya produksi wood chip dan wood pellet sebagai bahan bakar terbarukan carbon neutral akan saling melengkapi dengan biochar (carbon negative), lebih detail baca disini.

Biochar produk pirolisis biomasa atau produk biocarbon sebagai media untuk mitigasi perubahan iklim dengan carbon sequestration / carbon sink, belum sepopuler pemanfaaran biomasa sebagai sumber energi terbarukan seperti wood chip, wood pellet ataupun cangkang sawit. Sebagai perbandingan pada tahun 2023 produksi biochar secara global sebanyak 350 ribu ton sedangkan produksi wood pellet 47 juta ton. Dengan konversi dari biomasa menjadi biochar sekitar 30% maka pada tahun 2023 jumlah biomasa kering yang diolah menjadi biochar 1,2 juta ton, sedangkan pada wood pellet pada tahun yang sama sebanyak 47 juta ton atau biomasa untuk wood pellet sekitar 2,6%-nya saja, artinya terpaut sangat jauh. Tetapi diprediksi biochar akan menemukan momentumnya dan akan diproduksi secara masif secara global. Aplikasi biochar tersebut sebagai bagian carbon capture dan storage (CCS) saat ini perkembangannya paling cepat dibandingkan upaya pengurangan CO2 (CDR / Carbon Dioxide Removal) lainnya. Biochar memimpin dalam CDR credits di voluntary carbon market (VCM), yakni dengan lebih dari 90% secara global pada tahun 2023 seperti tertera di database cdr.fyi   

Selain itu aplikasi carbon capture dan storage (CCS) dengan kolom absorber-stripper lalu karbon dioksida yang tertangkap disimpan dilapisan kerak bumi masih mahal. Sedangkan teknologi pirolisis untuk produksi biochar semakin berkembang sehingga selain mudah dioperasikan, efisien, emisi gas buang yang ramah lingkungan juga bisa menghasilkan berbagai produk samping yang memberi keuntungan tambahan. Bahkan unit pirolisis tersebut juga dimungkinkan untuk diintegrasikan dengan suatu industri pengolahan, misalnya pada pabrik sawit, untuk lebih detail baca disini. 

Termasuk aplikasi BECCS (Bioenergy with Carbon Capture and Storage) yang secara overall merupakan program carbon negative atau penghilangan CO2 dari atmofer (CDR / Carbon Dioxide Removal) tetapi membangun unit bioenergy seperti pembangkit listrik biomasa itu sendiri juga tidak murah apalagi dengan penambahan perangkat carbon capture dan storage (CCS). Sejumlah negara yang sudah memiliki banyak pembangkit listrik biomasa sebagai contoh Jepang dengan sekitar 300 unit pembangkit listrik biomasa maka untuk menjadi operasionalnya carbon negative atau bagian dari penghilangan CO2 dari atmofer (CDR / Carbon Dioxide Removal) akan lebih mudah dengan meng-upgradenya dengan pemasangan perangkat carbon capture dan storage (CCS). Tetapi secara umum untuk menyerap CO2 di atmosfer dan mencapai target iklim maka aplikasi biochar yang diproduksi dengan unit pirolisis lebih mudah, murah dan strategis. 

Untuk mengantisipasi sekaligus preparasi menghadapi era penghilangan CO2 dari atmofer (CDR / Carbon Dioxide Removal) yang semakin berkembang, maka riset biochar juga harus ditingkatkan. Peralatan pirolisis yang bisa meng-cover atau mampu melakukan berbagai ujicoba produksi biochar secara komprehensif dengan semua kondisi operasi proses produksi terukur sangat penting. Parameter kualitas produk biochar ditentukan oleh 3 faktor yakni bahan baku atau jenis biomasa, proses produksi dan pre-treatment biomasanya, untuk lebih detail baca disini. Variabel-variabel penting proses produksi biochar pada unit pirolisis seperti durasi / residence time, suhu dan kecepatan pemanasan (heating rate) juga harus bisa dilakukan dengan peralatan tersebut.

Selain itu masalah emisi gas buang juga sangat penting. Hal ini karena lembaga-lembaga karbon standar seperti Puro, Verra dan CSI mensyaratkan emisi gas buang dengan ambang batas tertentu. Selain itu excess heat dari pirolisis dan/atau produk cair dan gas harus digunakan. Hal tersebut berarti bahwa peralatan pirolisis skala laboratorium tersebut harus cukup canggih untuk mencapai syarat-syarat tersebut. Mengikuti metodologi yang dikembangkan lembaga-lembaga karbon standar tersebut penting dilakukan supaya bisa menghasilkan biochar bersertifikat untuk mendapatkan carbon credit. Dengan setiap ton CO2 ekuivalen yang bisa dihilangkan dari atmosfer atau CORC (CO2 Removal Certificates) nilainya bisa lebih dari $150 maka itu tentu sangat menarik. 

Penggunaan biochar yang beranekaragam seperti pertanian, peternakan, bahkan untuk pembuatan beton bahan bangunan maka semakin mendorong implementasi biochar pada masa depan. Bahkan jika ada pertanyaan misalnya penggunaan biochar pada sektor pertanian yakni biochar : prioritas untuk kesuburan tanah atau solusi iklim dulu ? Tentu ini bukan pertanyaan dikotomis tetapi lebih pada daya dorong aplikasinya yang sangat dipengaruhi oleh faktor yang menjadi masalah daerah atau kawasan tersebut, untuk lebih detail baca disini. Untuk mendapatkan performa terbaik sekaligus meminimalisir resiko dari produksi biochar maka peningkatan kapasitas produksi biochar perlu dilakukan yakni dari skala laboratorium, skala pilot, skala demo hingga pabrik komersialnya, Dengan memahami karakteristik proses produksi secara bertahap dan mendalam maka harapannya angka keberhasilan produksi kapasitas besar atau komersial nantinya juga tinggi.   

Produksi Biochar dan Kompos Premium dari Pengolahan Limbah Organik

Produksi biochar dan kompos sama-sama menggunakan bahan organik. Perbedaannya adalah level kecocokannya. Bahan organik yang basah, kaya nutrisi dan sedikit mengandung lignin lebih cocok untuk produksi kompos. Sedangkan bahan organik yang kering, dan banyak mengandung lignin lebih cocok untuk produksi biochar. Hal ini sehingga pemilahan untuk bahan oganik tersebut perlu dilakukan sehingga akan mendapatkan hasil yang optimal. Dengan komposisi limbah organik yag mencapai 60% dalam sampah kota maka bahan baku untuk produksi biochar maupun kompos diperkirakan sangat besar. 

Produksi biochar adalah proses thermal sedangkan produksi kompos adalah proses biologis. Alat produksi biochar yakni unit pirolisis bisa dipasang berdekatan dan terintegrasi dengan unit produksi kompos pada instalasi pengolahan sampah kota dan sejenisnya. Produk biochar lalu digunakan untuk produksi kompos sehingga meningkatkan kualitas kompos menjadi kompos premium dan waktu pengomposan lebih cepat, untuk lebih detail baca disini. Kompos premium juga bisa dijual lebih mahal sebanding dengan kualitasnya. Kelebihan energi dari produksi biochar atau operasional pirolisis bisa dimanfaatkan pada pengolahan sampah fraksi RDF atau yang lainnya. 

Potensi produksi kompos premium tersebut sangat besar. Hal ini sehingga bisa dimanfaatkan pada lahan-lahan kritis dari reklamasi pasca tambang yang luasnya jutaan hektar atau bahkan lahan-lahan kering terdegradasi yang mencapai ratusan juta hektar. Lahan-lahan yang tidak atau kurang produktif tersebut ketika diaplikasikan kompos premium tersebut akan menjadi subur sehingga misalnya lahan reklamasi pasca tamang ditanami kembali (revegetasi) maka akan menghasilkan berbagai produk-produk pertanian atau perkebunan yang bermanfaat atau menguntungkan secara ekonomi, lingkungan dan sosial. Biochar dengan kandungan karbon tinggi akan bertahan di dalam tanah hingga ratusan tahun dan merupakan carbon sequestration bisa dikompensasi dengan mendapatkan carbon credits.  

Produksi Kompos dengan Biochar untuk Peningkatkan Kualitas Produk Kompos dan Keuntungan Usaha

Walaupun produksi kompos dan biochar sama-sama memanfaatkan dan mendaur ulang (recycle) limbah organik tetapi ada beberapa perbedaan yakni produksi kompos dengan fermentasi aerob yang merupakan rute biologi sedangkan produksi biochar dengan pirolisis yang merupakan rute thermal. Selain itu terkait bahan baku, untuk produksi kompos bahan yang ideal memiliki kadar air 60 – 70%, memiliki kandungan hara tinggi dan kandungan lignin yang rendah seperti sisa makanan dan kotoran hewan. Sebaliknya untuk produksi biochar bahan baku yang ideal memiliki kadar air 10-20% dan kandungan lignin yang tinggi seperti biomasa kayu-kayuan. 

Sejumlah riset terkini menyatakan bahwa penambahan biochar pada proses pengomposan akan membuat proses pengomposan lebih cepat, mengurangi emisi GRK seperti metana (CH4) dan nitrogen oksida (N2O), mengurangi kehilangan amonia (NH3), menambah aerasi dan mengurangi kepadatan kompos, serta mengurangi terjadinya bau. Sedangkan untuk biochar itu sendiri tidak rusak atau terdekomposisi / terurai pada proses pengomposan tersebut tetapi memperkaya biochar dengan berbagai unsur hara.

Untuk bisa mendapatkan proses dan hasil terbaik, dosis biochar juga harus sesuai dengan jumlah bahan organik bahan baku kompos tersebut. Penggunaan biochar terlalu banyak malah akan mengganggu proses biodegradasi pengomposan ataupun jika biochar yang digunakan terlau sedikit maka efek - efek positif seperti yang disebutkan di atas tidak terasa atau tidak terjadi. Dengan dosis biochar yang sesuai biochar dapat mempercepat proses pengomposan. Hal ini terjadi karena homogenitas dan struktur campuran meningkat serta menstimulasi aktivitas mikroba pada proses pengomposan tersebut. 

Peningkatan aktivitas mikroba tersebut akan membuat suhu meningkat dan membuat waktu pengomposan lebih cepat. Berdasarkan sejumlah penelitian dosis 5% sampai 10% volume biochar pada saat awal pengomposan akan mempercepat proses pengomposan 20%. Dengan rata-rata produksi kompos memakan waktu 2 bulan (9 pekan) , dengan penambahan biochar dengan dosis tersebut di atas, maka pengomposan bisa lebih cepat 20% atau hanya menjadi sekitar 1,6 bulan (7 pekan). Dengan waktu produksi lebih pendek dan kualitas kompos lebih baik dengan tambahan biochar, maka harga jual kompos bisa lebih tinggi atau mungkin setara kompos premium. Hal tersebut sehingga bisa menutupi biaya penambahan biochar pada produksi kompos tersebut. 

Pori-pori biochar akan mengurangi bulk density dari kompos dan membantu aerasi saat pengomposan. Untuk bahan baku kompos yang kaya nitrogen (N) seperti kotoran ternak, penambahan biochar bisa mengurangi kehilangan N sewaktu pengomposan, khususnya NH3. Munculnya bau tidak enak tersebut karena lepasnya NH3 selama pengomposan sehingga karena alasan inilah banyak pembangunan fasilitas pengomposan ditolak warga masyarakat. Pada penelitian penambahan 20% biochar (mass basis) pada kotoran ayam mengurangi konsentrasi NH3 pada emisi gas hingga 64% dan kehilangan N hingga 52% tanpa mengakibatkan pengaruh negatif pada proses pengomposan. 

Pada penggunaannya kompos akan terdekomposisi dengan nutrisi / unsur hara terserap di tanaman, sedangkan biochar akan bertahan lama di tanah bahkan hingga ratusan tahun. Hal ini membuat biochar menjadi solusi jangka panjang untuk perbaikan kualitas tanah. Penggunaan biochar pada kompos akan memberi manfaat ganda, yakni jangka pendek dan jangka panjang. Manfaat jangka pendek sebagai pupuk organik, sedangkan manfaat jangka panjang perbaikan atau stabilisasi kualitas tanah serta sebagai carbon sequestration. CO2 yang diserap melalui photosintesa akan menjadi biomasa atau bahan organik sebagai bahan baku biochar dan karbon dalam biochar tidak akan terurai hingga ratusan tahun atau tidak lepas ke atmosfer selama masa tersebut. 

Belum ada data yang menunjukkan jumlah kalkulasi produksi kompos di Indonesia per tahun Namun, potensi produksi kompos dari sampah organik domestik sangat besar, mencapai sekitar 60% dari total timbuan sampah nasional yang mencapai lebih dari 60 juta ton per tahun atau lebih dari 36 juta ton sampah organik sebagai bahan baku kompos. Ada sejumlah pihak yang melakukan produksi kompos di berbagai daerah di Indonesia baik pemerintah maupun swasta yang berkontribusi dalam produksi kompos, dengan kapasitas produksi bervariasi. Dengan bahan baku bahan organik yang sangat melimpah (lebih dari 36 juta ton/tahun) tersebut produksi kompos yang diperkaya biochar bisa dilakukan sehingga memaksimalkan kualitas kompos dan manfaat-manfaat lainnya. 

Hal ini bisa dilakukan dengan membuat unit produksi biochar atau pemasangan unit pirolisis di lokasi sumber sampah organik tersebut. Bahan baku limbah organik yang kurang cocok untuk kompos bisa digunakan untuk produksi biochar. Sejumlah perusahaan sudah berencana melakukan hal tersebut. Artikel terkait baca disini. 

Produksi DRI / Sponge Iron Berbasis Biochar

Pada industri baja kondisi carbon neutral production akan dicapai ketika produksi besi dan baja pada industri tersebut 100% menggunakan energi terbarukan. Penggunaan tungku listrik (EAF/Electric Arc Furnace) bisa dilakukan sepanjang listrik yang dihasilkan dari sumber energi terbarukan. Tetapi penggunaan EAF yang masih menggunakan listrik dari bahan bakar fosil bisa sebagai media transisi sebelum 100% carbon neutral production karena emisi CO2 yang lebih kecil dibanding blast furnace dari kokas yang berasal dari batubara. Bahan baku yang diolah dengan EAF adalah steel scrap dan besi tereduksi langsung (DRI / sponge iron). Steel scrap atau DRI (sponge iron) langsung dimasukkan ke dalam tungku busur listrik (EAF) untuk pembuatan baja, sehingga menghasilkan emisi karbon yang lebih rendah dibandingkan dengan metode blast-furnace. Emisi CO2 dari blast furnace tersebut sekitar 2,33 ton untuk setiap crude iron / pig iron sedangkan dengan EAF tersebut hanya sekitar 0,66 ton untuk setiap ton crude steel. 

 

Saat ini sekitar 80% steel scrap saat ini didaur ulang dengan EAF. Secara global produksi baja dengan EAF mencapai sekitar 22% (berbahan baku scrap dan sponge iron). India sebagai produsen terbesar sponge iron atau DRI. Produsen utama lainnya termasuk Iran, Rusia, Meksiko, dan Arab Saudi. Pada tahun 2023, India memproduksi 49,3 juta ton, sementara Iran memproduksi 33,4 juta ton. Produksi sponge iron atau DRI global mencapai 135,5 juta ton pada tahun 2023, sedangkan pig iron hampir 1,5 milyar ton. 

Dan faktanya memang saat ini untuk mencapai tujuan produksi baja carbon neutral 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. Pembangunan blast furnace-blast furnace baru tersebut memang cenderung meningkat yang faktanya yakni pada pertengahan 2024 sekitar 207 juta ton per tahun produksi baru telah diumumkan dan sekitar 100 juta ton per tahun dalam tahap pembangunan.

Sponge iron atau DRI diproduksi dari bijih besi (iron ore) yang telah diproses untuk menghilangkan oksigen, menghasilkan bahan seperti spons berpori. Proses pembuatan DRI disebut proses direct reduction.  Proses direct reduction  dapat dibagi secara kasar menjadi dua kategori: berbasis gas dan berbasis batubara. Dan seperti halnya batubara dapat digunakan, arang (biochar) sebagai bahan karbon juga dapat digunakan. Perbedaannya adalah bahwa arang (biochar) berasal dari kayu atau biomassa, yang merupakan sumber daya terbarukan. Proses ini biasanya melibatkan rotary kiln  di mana bijih besi (iron ore) dan batubara atau arang (biochar) diumpankan bersama, dan reaksi pereduksi terjadi dalam keadaan padat. India adalah produsen utama DRI berbasis batubara, dengan produksi meningkat secara substansial dalam beberapa tahun terakhir, seperti pada peta dibawah ini. Sedangkan produsen-produsen besar DRI atau sponge iron lainnya umumnya prosesnya berbasis gas alam.  

Ketersediaan biochar yang memenuhi spesifikasi dan volume yang mencukupi serta pasokannya yang berkelanjutan dibutuhkan untuk subtitusi dari batubara pada produksi DRI tersebut. Hal ini sehingga di sisi hulu ketersediaan bahan baku biomasa baik dari limbah kehutanan, pengolahan kayu, limbah pertanian dan limbah agroindustri sangat penting untuk keberlangsungan produksi biochar tersebut, bahkan tidak terkecuali juga dengan pembuatan kebun energi untuk maksud tersebut. Selain mengganti reduktor atau bahan bakar dari batubara ke arang (biochar) pada produksi DRI atau sponge iron, upaya mengurangi emisi karbon pada produksi baja rute DRI – EAF  juga dengan mengganti elektrode EAF dari graphite sintetis berbahan baku fossil ke biographite berbahan baku biochar, untuk lebih detail baca disini.  

Operasional Pabrik Sawit dengan Integrasi Pirolisis dan Unit Biogas untuk Zero Waste, Memaksimalkan Profit dan Berkelanjutan

Tujuan pabrik sawit  sehingga zero waste, profit maksimal dan berkelanjutan bisa tercapai salah satunya dengan integrasi pirolisis dan unit biogas. Hal ini karena hampir semua limbah padat dan limbah cair dari pabrik sawit bisa diolah menjadi produk-produk yang dibutuhkan pada industri sawit tersebut, baik di pabrik sawitnya untuk produksi CPO, maupun di perkebunan sawitnya untuk produksi TBS. Dengan pirolisis, limbah padat akan diubah menjadi biochar dengan excess energy berupa syngas dan biooil untuk bahan bakar boiler. Biochar sebelum diaplikasikan ke tanah-tanah perkebunan atau pertanian dimanfaatkan terlebih dahulu untuk meningkatkan produksi biogas.

Produk biogas selanjutnya juga bisa untuk bahan bakar boiler pabrik sawit bersama dengan syngas dan biooil tersebut. Dengan cara itu maka cangkang sawit (Palm kernel shell/PKS)100% bisa dijual atau bahkan diexport sehingga memberi tambahan keuntungan bagi industri sawit yang bersangkutan. Dimana saat ini pada umumnya 30- 50% cangkang sawit digunakan untuk bahan bakar boiler dicampur dengan sabut (mesocarp fiber) dan sisanya dijual atau dieksport tersebut. Produksi biochar dengan pirProduk biogas selanjutnya juga bisa untuk bahan bakar boiler pabrik sawit bersama dengan syngas dan biooil tersebut. Dengan cara itu maka cangkang sawit (Palm kernel shell/PKS)100% bisa dijual atau bahkan diexport sehingga memberi tambahan keuntungan bagi industri sawit yang bersangkutan. Dimana saat ini pada umumnya 30- 50% cangkang sawit digunakan untuk bahan bakar boiler dicampur dengan sabut (mesocarp fiber) dan sisanya dijual atau dieksport tersebut. Produksi biochar dengan pirolisis bisa memanfaatkan sabut (MF) dan tandan kosong sawit (EFB). Skema integrasi seperti dibawah ini : 

Pemakaian biochar pada lahan-lahan perkebunan dan pertanian akan menghemat atau mengurangi penggunaan pupuk kimia. Dan lebih khusus lagi pada perkebunan kelapa sawit bahwa operasional terbesarnya adalah penggunaan pupuk kimia tersebut. Apabila penggunaan pupuk kimia bisa dikurangi maka akan terjadi penghematan pada biaya pupuk. Selain itu juga akan memberi manfaat lain bagi lingkungan atau mengurangi dampak lingkungan berupa meminimalisir limbah akibat pemakaian pupuk kimia yang berlebihan. Biochar akan membuat pupuk kimia menjadi slow release sehingga efisiensi penggunaan pupuk atau NUE (Nutrient Use Efficiency) akan meningkat dan apalagi biochar plus pupuk organik dari residue biogas maka pupuk kimia untuk kemampuan slow release akan semakin meningkat sehingga NUE semakin tinggi. Selain itu produk samping pirolisis lainnya yakni pyroligneous acid juga sangat bermanfaat bagi perkebunan sawit untuk pupuk orhabik cair dan biopestisida.  

Selain itu pendapatan lain yang bisa didapatkan adalah dari carbon credit atau BCR (biochar carbon removal) credit. Apalagi carbon credit ini saat ini juga menjadi motivasi kuat bagi para produsen untuk produksi biochar tersebut. Dan untuk bisa mendapatkan carbon credit tersebut produsen biochar harus mendaftarkan ke lembaga karbon standard dan mengikuti metodologinya. Beberapa lembaga karbon standar yang popular antara lain Puro Earth, Verra, dan CSI. Sedangkan untuk produksi biogas juga bisa mendapatkan carbon credit dari mekanisme methane avoidance, tetapi harga biogas dari methane avoidance biasanya lebih murah daripada carbon credit carbon removal atau carbon sequestration dengan biochar. Tetapi tentu kedua-keduanya bisa diakumulasikan dan memberi keuntungan lebih besar.

Potensi operasional pabrik sawit dengan integrasi pirolisis dan unit biogas untuk zero waste, memaksimalkan profit dan berkelanjutan sangat besar dan diprediksi akan menjadi trend karena keuntungan financial sejalan dengan keuntungan / manfaat lingkungan. Apalagi masalah-masalah lingkungan dan keberlanjutannya saat ini telah menjadi perhatian dunia. Dengan luas lahan sawit sekitar 17 juta hektar dan 5,5 juta hektar di Malaysia, maka potensi limbah biomasa khususnya EFB dan mesocarp fiber untuk produksi biochar dan juga limbah POME untuk produksi biogas sangat melimpah. Sedangkan secara global luas kebun sawit mencapai hampir 27 juta hektar. Pada tahun 2024 tercatat bahwa produsen top CPO Dunia yakni Indonesia 56% lalu Malaysia 26% dan Thailand 5%. Ada lebih dari 1.000 unit pabrik sawit di Indonesia dan sekitar 500 unit di Malaysia.