Briket Sekam Padi Ditengah Kondisi Melonjaknya Kebutuhan Bahan Bakar Biomasa

"Briket adalah bahan bakar biomasa yang dipadatkan (densified biomass fuel) sebagai alternatif pellet."

Semakin hari semakin meningkat penggunaan energi biomasa sehingga ini sebagai hal positif yang perlu terus didorong. Peningkatan harga batubara (industri dalam negeri diharga $90) dan akibat pencemaran yang diakubatkan khususnya yang menjadi daya dorong penggunaan energi dari biomasa tersebut. Diantara energi biomasa, wood pellet adalah bentuk bahan bakar biomasa paling populer dan paling banyak digunakan. Penggunaan wood pellet selain digunakan oleh industri-industri pengolahan juga oleh pembangkit listrik. Sejumlah industri menengah kecil seperti pabrik tahu, pabrik kerupuk, dan sebagainya . Wood chip sebagai bentuk lebih sederhana ternyata kurang begitu diminati dibandingkan wood pellet walaupun harga lebih murah. Dengan kepadatan rendah membuat biaya transportnya juga menjadi tinggi, selain itu kadar air wood chip kadang juga kurang terkontrol.

Bentuk briket juga kurang populer dibandingkan wood pellet. Briket bisa juga dikatakan sebagai alternatif pellet. Teknologi pembuatan briket sama seperti wood pellet yakni pemadatan biomasa (biomass densification), bedanya ukuran briket lebih besar dari wood pellet. Tidak seperti wood pellet yang hanya menggunakan teknologi roller press untuk produksinya, untuk briket memiliki beberapa varian teknologi untuk produksinya, untuk lebih detail baca disini. Tetapi di Indonesia baru ada satu tipe briket yakni screw press. Memang dalam banyak hal pembriketan lebih mudah dibandingkan pemelletan. Material biomasa yang sulit dipelletkan biasanya mudah untuk dibriketkan. Type boiler tertentu mungkin juga akan lebih cocok dengan briket, dibandingkan wood pellet, lebih detail baca disini. Sehingga untuk itulah penggunaan briket juga seharusnya semakin didorong penggunaannya. 

Selain limbah kayu, limbah-limbah pertanian juga biomasa potensial untuk bahan bakar. Sekam padi adalah limbah pertanian yang melimpah jumlahnya karena makanan pokok orang Indonesia adalah nasi. Diperkirakan jumlah sekam padi adalah 15 juta ton/tahunnya. Tetapi dengan tingginya kandungan abu dan silikanya, sekam padi ini kurang diminati untuk dibuat pellet karena abrasif sehingga memperpendek umur pakai komponen mesin. Demikian juga untuk dibuat briket, tetapi dengan varian teknologi mechanical press masalah abrasif tersebut bisa diminimalisir. Produksi briket sekam padi dengan teknologi mechanical press ini bisa menjadi solusi pemanfaatan limbah sekam padi tersebut. Di tengah kondisi meningkatnya penggunaan bahan bakar biomasa, briket sekam padi bisa menjadi alternatif berikutnya.

Pellet Sekam Padi atau Briket Sekam Padi?

Truk mengangkut sekam padi, photo dari sini

Produksi padi Indonesia tahun 2008 diperkirakan mencapai 59,9 juta ton gabah kering giling (GKG) dengan komposisi sekam 25% berarti potensi sekam mencapai 15 juta ton/tahun. Walaupun  jumlahnya berlimpah tetapi umumnya pemanfaatannya masih belum optimal, hal itu karena sekam padi memiliki bulk density rendah dan nilai kalornya relatif kecil karena tingginya kandungan abu. Supaya sekam padi tersebut bisa dimanfaatkan secara optimal salah satu solusinya adalah dengan pemadatan (densification). Dengan dipadatkan tersebut sekam padi bisa lebih mudah digunakan, ekonomis dalam transportasi dan memudahkan penyimpanannya. Tumpukan sekam padi dalam jumlah besar juga memiliki kecenderungan besar untuk terbakar. Sekam kering tersebut mudah berterbangan seperti debu sehingga konsentrasi tinggi dalam ruangan akan mudah terbakar dan membahayakan. Pemadatan sekam padi akan sekam padi berukuran lebih besar, padat dan berat sehingga tidak mudah berterbangan atau dengan kata lain juga mengurangi resiko terjadinya kebakaran tersebut.

 Kebutuhan bahan bakar biomasa semakin meningkat akhir-akhir ini. Hal tersebut mendorong pemanfaatan limbah-limbah pertanian dan industri pengolahan kayu. Limbah-limbah tersebut pada awalnya tidak termanfaatkan dan cenderung mencemari lingkungan, tetapi saat ini mulai banyak diolah untuk produksi bahan bakar biomasa. Sebuah upaya positif tentunya karena selain meminimalisir masalah lingkungan akibat limbah tersebut juga merupakan aktivitas bisnis yang menguntungkan. Produksi bahan bakar biomasa tersebut bisa dimulai dari kapasitas menengah hingga kapasitas besar, dari kapasitas beberapa ratus ton atau ribuan ton per bulan hingga ratusan ribu ton per bulan. Walaupun potensi di Indonesia besar tetapi umumnya pemanfaatan limbah-limbah tersebut belum maksimal sehingga produksi bahan bakar biomasa secara komersial umumnya masih kecil. 

Briket dan pellet adalah produk pemadatan biomasa (biomass densification) tersebut. Briket dan pellet pada dasarnya memiliki karakteristik tersendiri, walapun secara fisik bisa langsung mudah dikenali dari ukuran briket yang lebih besar daripada pellet. Teknologi pembriketan juga lebih beragam dibandingkan pellet sehingga demikian juga dengan output berupa produk briket tersebut, untuk lebih detail bisa dibaca disini. Untuk sekam padi untuk penggunaan sebagai bahan bakar industri, produksi industrial briquette dengan mechanical press paling sesuai. Hal tersebut karena secara teknis lebih mudah dan secara ekonomi lebih murah. Walaupun sekam padi tersebut juga bisa dibuat pellet tetapi biaya akan lebih mahal. Hal tersebut disebabkan karena sekam padi sangat abrasif karena kandungan abu yang besar dengan komponen utama penyusunnya berupa silika. Ring die dan roller press pada pelletiser akan cepat aus karena material yang abrasif tersebut. Produksi briket sekam padi dengan screw extruder juga bisa dan memungkinkan, bahkan sejumlah negara seperti Pakistan, Nepal, Bangladesh, Vietnam dan Thailand juga sudah melakukannya. Tetapi dengan material abrasif tersebut maka biaya produksi juga tinggi. Briket yang dihasilkan dengan screw extruder juga panjang sehingga biasanya perlu dipotong-potong untuk pemakaiannya sehingga pemakaian screw extruder juga menjadi kurang praktis. Dengan mechanical press ukuran briket bisa dipotong kecil-kecil dengan mudah sehingga memudahkan juga pada pemakaiannya.

PKS Sebagai Bahan Bakar Andalan Pada Cofiring di PLTU Batubara

Cofiring adalah entry point termudah dan tercepat bagi PLTU batubara yang akan masuk ke sektor energi terbarukan. Dengan mekanisme cofiring, prosentase biomasa bisa ditingkatkan secara bertahap, bahkan nantinya dimungkinka apabila 100% bahan bakar PLTU tersebut menggunakan biomasa. Biomasa sendiri khususnya yang berasal dari tumbuh-tumbuhan adalah sumber energi terbarukan tetapi apabila dikelola dengan benar. Sumber biomasa yang didapat secara sembarangan dan membabi buta tanpa memperhatikan aspek lingkungan bukan energi terbarukan dan hal tersebut tidak akan berkelanjutan. Aktivitas tersebut bertentangan dengan konsep bioekonomi. Dan di Indonesia khususnya penggunaan energi dari biomasa khususnya PKS juga sejalan dengan kebijakan pemerintah yakni mendorong bauran energi terbarukan sebesar 17% pada tahun 2025 berdasar Peraturan Presiden no 5 tahun 2006. Selain itu metode cofiring juga tercantum dalam RUKN (Rencana Umum Ketenagalistrikan Nasional) 2019-2038 dimana disebutkan bahwa roadmap konservasi energi untuk kegiatan penyediaan energi salah satunya mencakup program peningkatan efisiensi energi pada pemakaian sendiri dan cofiring.

Diantara berbagai sumber biomasa yang ada saat ini, PKS (palm kernel shell) atau cangkang sawit adalah bahan bakar biomasa terbaik. Hal tersebut karena PKS memiliki properties yang mendekati wood pellet dan bahkan di pasar bahan bakar biomasa internasional,PKS adalah kompetitor utama dari wood pellet. PKS memiliki bentuk dan ukuran relatif seragam, kalori tinggi, bulk density tinggi, kadar abu rendah dan tersedia dalam umlah melimpah. PKS merupakan limbah pabrik sawit (pabrik CPO) sehingga tidak perlu proses produksi yang rumit seperti wood pellet. Diperkirakan ada lebih 10 uta ton/bulan PKS yang dihasilkan di Indonesia. Lalu bagaimana dengan bahan bakar biomasa lainnya ? Dibawah ini sebuah perbandingan singkat dengan sejumlah bahan bakar biomasa lainnya, yakni wood pellet, wood chip, biomass pellet dan sekam padi.

Wood Pellet
wood pellet memiliki tingkat kepadatan (density) sekitar 700 kg/m3 dari proses pemadatan (densifikasi serbuk kayu). Secara kualitas wood pellet lebih bagus dibandingkan PKS, hal ini terutama karena bentuk seragam dan tingkat kekeringan tinggi. Kekurangan wood pellet adalah di faktor harga dan volumenya. Di Indonesia saat ini harga wood pellet sekitar 2 kali PKS dan 3 kali batubara. Walaupun kualitas lebih baik tetapi dengan harga tersebut tentu PLTU batubara tidak akan menggunakan prosentase yang besar untuk cofiring, apalagi jika juga ada sejumlah faktor-faktor teknis sebagai pembatasnya, misalnya teknologi pembakaran yang digunakan, kimia abu pada wood pellet dan sebagainya. Faktor lainnya adalah volume ketersediaan wood pellet itu sendiri yang saat ini produksinya di Indonesia mash kecil, yang diperkirakan kurang dari 100 ribu ton/tahun. Apabila ada lonjakan permintaan maka harga jual wood pellet semakin meningkat, mengikuti hukum pasar. Tetapi dengan volume produksi wood pellet yang rendah dan harga juga relatif mahal maka wood pellet kurang sesuai untuk cofiring tersebut.

Wood Chip
Wood chip atau serpih kayu adalah bentuk bahan bakar biomasa yang sangat sederhana, yakni dibuat hanya dengan proses pengecilan ukuran dengan mengggunakan mesin chipper kayu. Masalah utama dengan wood chip adalah bulk density yang rendah sehingga mahal biaya transportasinya. Bulk density wood chip hanya sekitar 1/4 dari wood pellet atau 1/3 PKS. Kualitas wood chip akan sama persis dengan kualitas kayu yang digunakan. Wood chip hanya ekonomis jika sumber bahan baku wood chip berdekatan dengan pembangkit tersebut. Simplenya jika PLTU tersebut dikelilingi kebun energi sebagai sumber wood chip tersebut maka besar kemungkinan suplai wood chip ke pembangkit tersebut akan ekonomis. Kebun energi tersebut juga bisa diintegrasikan dengan usaha peternakan. Untuk mengoptimalkan potensi kebun energi tersebut, untuk lebih detail bisa dibaca disini.

Wood Pellet dan Biomass Pellet

Biomass Pellet /Agro-Waste Pellet
Biomass pellet atau pellet dari limbah pertanian (agro-waste pellet) juga bisa digunakan untuk bahan bakar PLTU tersebut. Pellet limbah pertanian tersebut antara lain pellet tankos sawit (EFB pellet), pellet sekam padi (RH pellet), pellet tongkol jagung dan sebagainya. Kualitas pellet limbah pertanian tersebut dibawah wood pellet dan juga sepertinya produsen tipe pellet tersebut juga masih sangat terbatas atau bahkan belum ada di Indonesia. Dan karena membutuhkan industri untuk produksinya maka harga jual pellet limbah pertanian (agro-waste pellet) tersebut juga tidak jauh berbeda dengan wood pellet.

Sekam Padi
Sekam padi banyak terdapat di sentra-sentra pertanian padi atau daerah lumbung-lumbung padi. Sekam padi juga memiliki bulk density kecil (sekitar 100 kg/m3), nilai kalori kecil serta kadar abu tinggi bahkan bisa mencapai 20%. Hal tersebut juga membuat kurang ekonomis apabila sekam padi ditransportasikan dalam jarak jauh. Faktor lainnya adalah tingkat kekeringan yang tinggi pada sekam padi sehingga rawan terjadi kebakaran yang ditumpuk pada penyimpanannya. Sekam padi selalu berasal dari gabah kering, karena proses penggilingan padi hanya bisa dilakukan pada gabah kering. Faktor teknis lainnya berupa tingginya kadar abu akan berpengaruh pada porsi penggunaan sekam padi tersebut.

Berdasarkan perbandingan di atas, nampaknya memang PKS ata cangkang sawit adalah bahan bakar biomasa ideal untuk cofiring ataupun fullfiring (100% PKS) pada PLTU. Konsumsi PKS untuk dalam negeri diperkirakan terus meningkat dan bahkan akan terjadi kompetisi dengan pasar export. Pada kondisi tersebut bisa jadi sejumlah pembatasan export dilakukan dengan alasan prioritas kebutuhan dalam negeri.

Revitalisasi Pengeringan Padi Dengan Gasifikasi Sekam

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

Fixed Bed Paddy Dryer With Gasifier

Continous Paddy Dryer

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

Composition Of Rice husk Producer Gas

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