Pengolahan Tandan Kosong Sawit / EFB untuk Produksi Abu sebagai Pupuk Kalium dan Energi

Pabrik sawit menghasilkan banyak limbah biomasa dan salah satunya yang juga terbanyak dalam operasi harian mereka adalah tandan kosong / EFB (empty fruit bunch). Dengan komposisi sekitar 22% terhadap tandan buah segar / TBS yang diolah pabrik sawit tersebut maka jumlahnya menjadi sangat besar dan menumpuk setiap hari, apabila tidak dikelola dengan baik. Sebagai gambaran pabrik sawit yang berkapasitas atau mengolah TBS sebanyak 60 ton/jam selama 20 jam per hari maka volume limbah tandan kosong yang dihasilkan tiap hari adalah 264 ton/hari (sekitar  6.600 ton/bulan dan 79.200 ton/tahun). Jumlah yang sangat banyak akan seperti bukit apabila ditumpuk di satu tempat.  

Incinerator adalah alat yang beberapa waktu lalu populer khususnya di Indonesia digunakan untuk mengolah limbah tandan kosong tersebut karena cepat dan praktis, apalagi produk samping berupa abu dari pembakaran di incinerator ini bisa sebagai pupuk karena tingginya kandungan kalium / potassium. Tetapi incinerator – incinerator yang digunakan tersebut ternyata menghasilkan emisi gas buang buang yang mencemari lingkungan berupa asap hitam dan debu partikulat. Emisi gas buang yang mencemari lingkungan atau melebihi ambang atas (treshold) yang diperbolehkan oleh Kemetrian Lingkungan Hidup (KLH) tersebut membuat praktek penggunaan incinerator tersebut dilarang. Pelarangan ini membuat semakin banyak tandan kosong tidak dikelola dengan baik. Penggunaan tandan kosong untuk mulsa juga kurang efektif dan produksi kompos yang merupakan proses biologi juga memakan waktu lama.

Link video incinerator tankos konvensional disini

Permasalahan ini menuntut adanya solusi segera yang efektif.  Solusi praktis tercepat adalah meng-upgrade incinerator tersebut sehingga ramah lingkungan atau emisinya dibawah ambang batas (treshold) yang dipersyaratkan. Hal tersebut bisa dilakukan dengan penggunaan alat kontrol emisi yang memadai untuk mencapai prasayarat lingkungan tersebut. Pada dasarnya juga ada banyak alat kontrol emisi yang bisa digunakan tetapi tentu saja pertimbangan biaya dan target output menjadi pertimbangan penting untuk pemilihan alat kontrol emisi tersebut. Dengan cara ini selain masalah limbah tandan kosong tersebut bisa teratasi, juga abu dihasilkan bermanfaat sebagai pupuk kalium. 

Bahkan selain itu dengan meng-upgrade incinerator dengan kontrol emisi tersebut (tipe basic), alat tersebut bisa dikembangkan menjadi beberapa tipe sebagai berikutt, tipe kedua yakni sebagai cogeneration boiler pabrik sawit sehingga cangkang sawit / PKS (palm kernel shell) 100% bisa dijual bahkan untuk export.  Tipe ketiga, dengan menambah boiler dan steam turbine baru untuk produksi listrik dan listrik dijual ke PLN dengan mekanisme PPA (power purchase agreement). Dan tipe keempat yakni dengan dilengkapi dengan peralatan waste heat recovery dengan pemakaian panas untuk keperluan lebih umum. Hal itu juga berarti proses pembakaran dalam incinerator yang telah diupgrade tersebut juga bisa diupgrade sehingga proses pembakaran bisa berjalan secara maksimal. Sejumlah teknologi pembakaran seperti chain grate, step grate ataupun reciprocating grate bisa dipertmbangkan untuk mendapatkan performa maksimal termasuk mengambil atau handling produk abunya. 

Dan pada dasarnya pengolahan tandan kosong / EFB ini juga bisa bermacam-macam walaupun fokus utama adalah mengatasi pencemaran lingkungan karena tandan kosong tersebut. Tetapi dengan jumlahnya yang sangat banyak tentu merupakan bahan baku potensial untuk suatu unit pengolahan. Hal tersebut sehingga selain bisa untuk mengatasi limbah tersebut, teknologi yang digunakan juga harus memberikan keuntungan secara finansial. Dari sejumlah pilihan teknologi pengolahan tandan kosong / EFB tersebut, cost to benefit ratio aplikasi suatu teknologi akan menjadi pertimbangan penting untuk pengolahan tandan kosong / EFB tersebut.  

Pada pengolahan rute thermal selain pembakaran dengan incinerator konvensional maupun yang sudah diupgrade, ada lagi yakni pirolisis dengan slow pyrolysis khususnya untuk produksi biochar dan fast pyrolysis untuk produksi bio-oil. Ada lagi varian pyrolysis lain yakni mild pyrolysis atau torrefaction untuk produksi torrified biomass. Lalu ada lagi yakni gasifikasi untuk memaksimalkan produksi gas (syngas) dari biomasa. Selain itu tandan kosong sawit tersebut bisa dijadikan bahan bakar atau sumber energi. Untuk memudahkan handling dalam penggunaan, penyimpanan dan menghemat transportasi maka tandan kosong sawit perlu melalui teknologi biomass densification dengan produk akhir berupa pellet atau briket.  

Optimalisasi Operasional Pabrik Sawit untuk Memaksimalkan Keuntungan dengan Pemanfaatan Limbah Tankos

Sebagai perusahaan yang berorientasi profit, perusahaan sawit juga akan melakukan berbagai hal yang diperlukan untuk memaksimalkan keuntungannya yakni baik pada operasional pabrik sawitnya maupun pada perkebunannya. Semakin efisien operasional pabrik sawit, demikian juga di perkebunannya maka akan semakin tinggi keuntungan yang didapat. Meminimalisir dampak lingkungan dari limbah yang dihasilkan bahkan zero waste, serta menjadi bagian praktek yang pengelolaan lingkungan yang bertanggungjawab dan berkelanjutan (sustainable) bahkan termasuk bagian dari solusi iklim merupakan bagian penting industri ini yang tidak bisa ditinggalkan. Hal itulah mengapa pabrik-pabrik sawit harus melakukan inovasi untuk mencapai kondisi optimal tersebut.  Untuk mencapai kondisi tersebut bisa dilakukan dengan mengevaluasi praktek yang dilakukan saat ini dan mencari solusi lebih baik tersebut.

Produksi CPO atau minyak mentah sawit membutuhkan kukus / steam untuk proses sterilisasinya. Hal inilah mengapa pabrik sawit pasti membutuhkan boiler untuk proses produksinya, untuk lebih detail baca disini. Steam / kukus dari boiler tersebut juga digunakan untuk pembangkit listrik dengan steam turbine untuk menggerakkan generator. Untuk operasional boiler tersebut umumnya dilakukan dengan membakar sabut (mesocarp fiber) dan sebagian cangkang sawit (palm kernel shell), sehingga sebagian cangkang sawit masih bisa dijual bahkan untuk export. Praktek umum pabrik sawit ini juga sudah berjalan puluhan tahun, tetapi ternyata masih banyak limbah biomasa dari pabrik sawit yang belum termanfaatkan terutama tandan kosong kelapa sawit atau EFB (empty fruit bunch) yang porsinya sekitar 23% dari tandan buah segar (TBS) yang diolah. Tankos sawit atau EFB ini biasanya hanya ditumpuk di belakang pabrik sawit dan cenderung akan mencemari lingkungan.  

Tankos sawit atau EFB tersebut bisa diolah menjadi biochar. Produksi biochar dengan proses thermal baik pirolisis atau gasifikasi akan menghasilkan energi sebagai cogeneration pada pabrik sawit. Cogeneration menjadi solusi jitu untuk produksi biochar sekaligus memasok kebutuhan energi untuk operasional boiler. Dengan cara ini maka 100% cangkang sawit bisa dijual atau bahkan dieksport artinya keuntungan perusahaan sawit semakin besar. Tetapi untuk memaksimalkan produksi biochar pirolisis adalah pilihan yang cocok. Hal ini karena teknologi gasifikasi adalah untuk memaksimalkan produk gas sedangkan pirolisis untuk memaksimalkan produk padat (biochar).  Produk-produk samping dari pirolisis juga bermanfaat bagi industri sawit. 

Tandan kosong (tankos) atau EFB adalah limbah padat dari produksi minyak sawit atau CPO yang jumlahnya paling banyak. Hal inilah yang membuat banyak produsen mesin yang membuat mesin pengolah tankos ini. Sebagian besar mesin yang dibuat adalah alat untuk memotong dan mengepres tankos tersebut sehingga kadar airnya turun dan ukurannya menjadi lebih kecil. Tetapi baik kadar air dan ukuran tankos sebagai output mesin atau peralatan tersebut masih belum memenuhi syarat untuk bisa diolah lanjut menjadi biochar. Tipikal output tersebut lebih dari 4 inch dan kadar air lebih dari 45%. Tankos atau EFB harus memiliki kadar air rendah yakni 10% dan bisa dengan ukuran kurang dari 1 inch untuk produksi biochar ataupun sebagai bahan bakar di boiler. 

Untuk bisa mendapatkan tankos atau EFB dengan tingkat kekeringan atau kadar air 10%, maka waste heat recovery dari pabrik sawit bisa dimanfaatkan untuk proses pengeringan tersebut. Limbah biomasa lainnya dari industri sawit bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar atau sumber energi panas untuk pengeringan tankos atau EFB tersebut. Dengan memanfaatkan limbah-limbah biomasa tersebut maka operasional pabrik bisa semakin efisien sehingga keuntungan semakin maksimal dan ramah lingkungan dengan zero waste. 

Mengoptimalkan Pirolisis dan Biochar pada Industri Sawit

Produksi CPO Indonesia saat ini mencapai sekitar 50 juta ton per tahun dengan luas lahan mencapai sekitar 17,3 juta hektar. Ini berarti rata-rata produksi CPO per hektar adalah 2,9 ton saja atau per satu juta hektar menghasilkan 2,9 juta ton. Apabila biochar digunakan dan terjadi kenaikan 20% berarti terjadi kenaikan 10 juta ton CPO per tahun dan ini setara menghemat lahan sekitar 3,5 juta hektar, atau penggunaan biochar akan memperlambat pembukaan hutan untuk perkebunan sawit. 

Rata-rata kecepatan luas perkebunan sawit Indonesia adalah 6,5% per tahun atau ekuivalen sekitar 1 juta hektar per tahun untuk 5 tahun terakhir, sedangkan peningkatan produksi buah kelapa sawit atau TBS (tandan buah segar) rata-rata hanya 11%.  Bahkan perluasan lahan sawit terbesar terjadi pada tahun 2017 yakni bertambah seluas 2,8 juta hektar.  Dengan membuka hutan 1 juta hektar produksi CPO nasional hanya naik 11% sedangkan tanpa perlu membuka hutan yakni dengan aplikasi biochar bisa terjadi kenaikan produktivitas 20%. Dan kenaikan 20% yield tbs (tandan buah segar) penggunaan biochar adalah estimasi rendah.

Target ideal

Dengan jumlah pabrik sawit di Indonesia yang mencapai lebih dari 1000 unit dan puluhan juta ton limbah biomasa khususnya tandan kosong (tankos) sawit tentu volume produksi biochar yang dihasilkan juga sangat besar. Selain itu teknologi pirolisis bisa menggantikan teknologi pembakaran yang umumnya digunakan di pabrik-pabrik sawit untuk menghasilkan kukus / steam untuk produksi listrik dan sterilisasi tandan buah segar pada produksi CPO. Dengan bahan baku pirolisis menggunakan tankos sawit dan bisa menggantikan cangkang sawit, maka 100% cangkang sawit bisa dijual atau di eksport. Penjualan cangkang sawit atau PKS (palm kernel shell) tersebut tentu akan memberi tambahan keuntungan yang menarik bagi perusahaan sawit tersebut. Cangkang sawit atau PKS adalah kompetitor utama wood pellet di pasar biomasa global. 

Selain itu penggunaan biochar juga menghemat pemakaian pupuk dan biaya operasional tertinggi pada perkebunan sawit adalah pupuk sehingga ini sangat relevan. Puluhan milyar biaya yang dikeluarkan untuk pupuk bisa dikurangi dengan penggunaan biochar, apalagi biocharnya berasal dari limbah sendiri sehingga otomatis juga akan menjadi solusi pengelolaan limbah biomasa. Termasuk juga biopestisida dan pupuk organik cair juga bisa dihasilkan dari proses pirolisis tersebut. Carbon credit adalah potensi bisnis berikutnya. Hal ini karena aplikasi biochar ke tanah untuk pertanian atau perkebunan tersebut sebagai upaya carbon sequestration / carbon sink. 

Keuntungan yang bisa didapat dari carbon credit biochar ini juga besar bahkan secara global biochar carbon credit menempati peringkat pertama atau lebih dari 90% dalam Carbon Dioxide Removal (CDR) yang terdata di cdr.fyi. Tetapi memang banyak produsen besar biochar yang tidak menjual carbon creditnya karena adanya persyaratan metodologi oleh perusahaan-perusahaan carbon standar seperti Puro Earth dan Verra, dan produsen-produsen biochar itu telah nyaman dengan bisnis penjualan biocharnya, apalagi produsen-produsen tersebut telah ada (established) sejak sebelum carbon credit tersedia untuk biochar.  

Mengapa Produksi Biochar Untuk Industri Sawit Belum Ada ?

Walaupun limbah biomasa melimpah pada industri sawit baik di area kebun maupun di area pabrik sawitnya tetapi sebagian besar limbah biomasa khususnya tandan kosong sawit masih belum dimanfaatkan atau hanya ditimbun atau dibuang begitu saja. Padahal jika industri sawit memiliki visi yang kuat tentang memaksimalkan keuntungan dengan meminimalisir terjadinya limbah khususnya biomasa, dan memaksimalkan keberlanjutan lingkungan (sustainibility) serta bagian dari solusi iklim maka limbah biomasa khususnya tandan kosong sawit tersebut adalah peluang besar. Saat ini, perusahaan kelapa sawit mulai membentuk departemen khusus di industri kelapa sawit yang secara khusus menangani isu keberlanjutan (sustainibility). Isu pengelolaan limbah termasuk pemanfaatan TKKS, pengurangan pencemaran tanah dan air akibat pupuk, serta peningkatan efisiensi pemupukan menjadi perhatian departemen keberlanjutan (sustainibility).

Tandan kosong sawit tersebut bisa sebagai bahan bakar sehingga sebagian besar atau semua cangkang sawit bisa langsung dijual bahkan dieksport. Bahan bakar boiler pabrik sawit saat ini menggunakan bahan bakar berupa sabut sawit (mesocarp fiber) dan sebagian cangkang sawit, bisa digantikan menggunakan tandan kosong sawit (EFB/empty fruit bunch) dan sabut sawit (mesocarp fiber) tersebut dan tanpa cangkang sawit. Cangkang sawit adalah bahan bakar biomasa yang sangat populer di pasar global yang bersaing ketat dengan wood pellet. Dengan bisa menjual seluruh cangkang sawit dan sekaligus memanfaatkan limbah tandan kosong maka bagi industri sawit akan banyak memberikan keuntungan secara ekonomis. 

Penggunaan tandan kosong sawit / EFB dan sabut tersebut sebagai sumber panas boiler tersebut tidak dengan cara dibakar seperti biasanya atau yang dilakukan semua pabrik sawit saat ini tetapi harus dengan gasifikasi atau pirolisis sehingga dihasilkan produk lain berupa biochar. Walaupun gasifikasi bisa digunakan untuk menghasilkan biochar, pirolisis lebih disarankan karena kualitas dan kuantitas biochar akan lebih baik. Penggunaan biochar tersebut nantinya bisa untuk perkebunan sawit itu sendiri. Penggunaan biochar pada perkebunan sawit akan menghemat pemakaian pupuk secara signifikan disamping juga mengurangi terjadinya polusi air dan tanah akibat pemakaian pupuk yang tidak efisien tersebut. Biaya paling besar pada operasional perkebunan sawit adalah pupuk, sehingga dengan pemakain biochar tersebut biaya operasional tersebut otomatis juga bisa dipangkas. Biochar akan menjadi slow release agent sehingga penggunaan pupuk akan semakin efisien atau meningkatkan NUE (Nutrients Use Efficiency).  

Tandan kosong dan sabut adalah limbah padat dari pabrik sawit sehingga limbah tersebut berada di sekitar pabrik sawit sedangkan pemakaian biochar adalah untuk perkebunan sawit. Pada perusahaan sawit pada umumnya terjadi pemisahan pengelolaan antara bagian kebun dan pabrik. Pemanfaatan biochar di perkebunan sawit sedangkan bahan bakunya berasal dari pabrik sawit maka perlu pengaturan khusus terkait hal ini. Bisa saja misalnya truk-truk yang mengangkut TBS dari kebun ke pabrik sawit lalu setelah TBS dibongkar di pabrik lalu ketika akan ke kebun lagi sambil membawa biochar dari pabrik sawit tersebut.  

Pemanfaatan tandan kosong dan sabut sawit sebagai sumber panas boiler dan produksi biochar belum ada yang melakukan saat ini. Faktor utama penyebab hal ini adalah pada orientasi utama atau visi perusahaan sawit itu sendiri seperti diuraikan di atas. Hal tersebut diprediksi akan segera berubah seiring kesadaran terhadap masalah iklim yang semakin meningkat dan masuk ke semua lini terutama pada sektor-sektor yang berkaitan dengan energi. Apalagi ketika aplikasi biochar di tanah perkebunan tersebut juga mendapat carbon credit sebagai carbon sequestration.  Asap yang keluar dari tungku boiler juga akan lebih bersih dilihat dari opasitasnya. Penggunaan bahan bakar gas dan cair dari hasil samping pirolisis akan menghasilkan kualitas pembakaran yang lebih baik begitu pula dengan asap dari cerobong. Bahkan hasil samping pirolisis berupa cairan juga dapat dimanfaatkan sebagai biopestisida dan pupuk organik. Efisiensi boiler juga akan meningkat karena menggunakan air umpan boiler (BFW) berupa air panas dari keluaran kondensor unit pirolisis.

Selain pabrik-pabrik sawit lama yang memang ingin meng-upgrade industrinya pada sistem energinya, keberlanjutan (sustaibility) lingkungan dan efisiensi pemupukan di perkebunannya sesuai visi tersebut, pabrik-pabrik sawit baru yang statusnya seperti dalam tahap pengembangan seharusnya malah bisa lebih mudah mengaplikasikan konsep ini. Pabrik sawit baru bisa segera mengikuti perkembangan dan tuntutan zaman sehingga menjadi trend settter dengan visi tersebut. Menjadi pioneer dan trend setter memang lebih berat bahkan beresiko daripada sekedar follower tetapi hal tersebut akan mengangkat reputasi dan menjadi pemimpin di industri tersebut sehingga juga semestinya akan berdampak positif pada performa bisnis perusahaan tersebut. Suatu upaya yang sepadan.

Bisnis Utilitas untuk Pabrik Sawit

Ketika prioritas untuk mendapatkan keuntungan maksimal, pengelolaan lingkungan yang baik dan kemudahan, efisiensi serta stabilitas produksi menjadi pilihan, maka bisa jadi masalah atau urusan utilitas pada pabrik sawit dikerjasamakan dengan pihak lain. Spesialisasi tersebut menjadi penting karena pilihan prioritas di atas. Masalah utilitas yang dimaksud adalah listrik dan kukus (steam). Listrik dihasilkan dari steam turbine dan steam dihasilkan dari boiler. Steam tekanan tinggi masuk steam turbine untuk menggerakkan generator dan menghasilkan listrik dan steam tekanan rendah output dari steam turbine digunakan untuk proses sterilisasi TBS. Pengolahan air (water treatment) untuk umpan boiler juga bagian dari masalah utilitas tersebut, demikian juga untuk operasional boiler hingga menghasilkan output berupa listrik dan steam tersebut. 

Terkait kerjasama atau model bisnisnya pabrik sawit bisa membayar untuk listrik dan steam yang diterimanya. Tetapi karena bahan bakar atau energi untuk menghasilkan listrik dan steam berasal dari pabrik sawit maka tentu saja harganya lebih murah. Apabila saat ini hampir semua pabrik sawit menggunakan bahan bakar boilernya dari sabut (mesocarp fibre) dan cangkang sawit (palm kernel shell), maka dengan spesialisasi ini maka bisa saja sabut dan tandan kosong sawit yang digunakan sebagai bahan bakar atau sumber energi sedangkan cangkang sawit bisa 100% dijual bahkan dieksport. Cangkang sawit sebagai bahan bakar biomasa memang bisa langsung dijual dan banyak peminat, dan juga merupakan pesaing utama wood pellet di pasar global bahan bakar biomasa. 

Dengan kondisi tersebut maka ada upaya peningkatan efisiensi produksi utilitas seperti steam dan listrik seoptimal mungkin, bahkan tidak hanya teknologi pembakaran dengan static grate, moving grate, reciprocating grate hingga fluidized bed, tetapi bahkan juga dimungkinkan penggunaan pyrolysis. EFB atau tandan kosong sawit yang sebelumnya banyak tidak diolah dan menjadi masalah lingkungan bisa menjadi sumber energi potensial sehingga 100% cangkang sawit / pks dari pabrik sawit bisa dikomersialisasi / dijual. Dan bahkan apabila penyedia utilitas tersebut menggunakan pirolisis maka akan didapat juga biochar. Biochar banyak memberi keuntungan terkait kesuburan tanah dan iklim.

EFB Pellets dengan Potassium (K) dan Chlorine (Cl) Rendah Untuk Pembangkit Listrik

Pabrik-pabrik sawit yang memiliki excess energy khususnya energi listrik akan lebih leluasa untuk mengembangkan bisnisnya. Kelebihan energi listrik tersebut bisa saja berasal dari produksi listrik yang berasal dari pemanfaatan biogas. Limbah cair (pome) dari pabrik sait adalah bahan baku untuk produksi biogas tersebut. Pabrik sawit dengan kapasitas produksi 30 ton TBS/jam akan mampu menghasilkan listrik 1 MW dan demikian seterusnya. Salah satu produk yang bisa diolah dari pemanfaatan limbah padat sawit sekaligus juga pengembangan usaha tersebut dengan memanfaatkan excess energy tersebut adalah pellet tankos atau EFB Pellet. Dengan tinggi harga cangkang sawit atau PKS dan wood pellet, maka daya dorong atau kebutuhan EFB pellet semakin meningkat. Kesadaran global terkait dekarbonisasi atau CO2 removal (CDR) atau CO2 reduction adalah daya dorong utamanya.

Selain itu produksi EFB pellet juga bisa dilakukan oleh perusahaan tersendiri dengan membeli bahan baku tankos atau EFB dari pabrik-pabrik sawit. Dengan kondisi di Indonesia dimana masih sangat sedikit pabrik-pabrik sawit yang memiliki unit biogas sehingga ada suplai listrik dan bisa mengolah EFB menjadi EFB pellet, maka EFB masih banyak yang belum dimanfaatkan dan menjadi limbah yang mencemari lingkungan. Hal ini membuat perusahaan produsen EFB pellet tidak perlu kuatir terhadap pasokan bahan baku EFB atau tankos tersebut. Bahkan karena jumlah atau volume EFB atau tankos sangat banyak, pabrik EFB pellet akan kewalahan terhadap melimpahnya bahan baku tersebut.  

Tetapi karena kandungan EFB atau tankos (ash chemistry) yang tinggi akan potassium dan chlorine maka penggunaan EFB pellet menjadi terbatas atau hanya bisa digunakan pada tipe pembangkit listrik tertentu khususnya stoker dan fluidized bed. Padahal sebagian besar pembangkit listrik saat ini menggunakan teknologi pulverized combustion. Hal tersebut sehingga kandungan kimia abu pada tankos atau EFB harus dibuat seramah mungkin dengan boiler khususnya yang berteknologi pulverized combustion tersebut. Hal tersebut bisa dilakukan sehingga kandungan kimia abu berupa potassium  (K) dan chlorine (Cl) hanya skurang dari 2000 ppm. Potasium atau kalium (K) dengan titik leleh rendah menyebabkan terjadinya deposit atau kerak pada pipa penukar panas (Heat Exchanger) di boiler sehingga efisiensi pertukaran panas menurun sedangkan chlorine (Cl) bersifat korosif sehingga memperpendek umur pakai peralatan. Treatment yang dilakukan bahkan sukses mengurangi K dan Cl hingga 80% sehingga masalah pengotoran (fouling thickness) dan korosivitas juga berkurang 80%.  Dengan jumlah pabrik sawit di Indonesia yang mencapai sekitar 1000 unit tentu jumlah tankos atau EFB yang bisa diolah menjadi EFB pellet juga sangat besar.  

Peningkatan Efisiensi Energi Pada Operasional Pabrik Sawit Dengan Penggunaan Pirolisis

Pemanfaatan energi berupa produksi steam yang kemudian digunakan untuk produksi listrik melalui steam turbine dan generator, serta penggunaan steam untuk perebusan (sterilisasi) tandan buah segar (TBS) merupakan hal pokok pada operasional pabrik. Hal tersebut karena kebutuhan energi listrik untuk menggerakkan berbagai peralatan mekanik di pabrik seluruhnya berasal dari produksi listrik tersebut. Listrik dan steam bagi suatu industri pengolahan dikelompokkan dalam utilitas yang mendukung industri tersebut. Sedangkan pada proses sterilisasi atau perebusan TBS tersebut steam selain menghentikan perkembangan ALB (asam lemak bebas) atau FFA (free fatty acid) dan memudahkan pemipilan juga akan mempermudah proses ekstraksi CPO dan pengolahan kernel (inti sawit). Untuk menghasilkan steam dan listrik tersebut tentu saja dibutuhkan energi yakni panas. Steam dihasilkan oleh boiler berupa superheated steam untuk menggerakkan steam turbine dan generator sehingga menghasilkan listrik dan selanjutnya steam dari produksi listrik atau steam tekanan rendah digunakan untuk perebusan (sterilisasi) TBS. 

Air setelah di treatment sehingga menjadi BFW (boiler feed water) selanjutnya digunakan untuk produksi steam dan listrik tersebut. Energi panas untuk menghasilkan steam bisa direduksi sedemikian rupa dengan penggunaan alat pirolisis (yang berarti bukan pembakaran biasa), sehingga kebutuhan panas pada tungku boiler menjadi semakin kecil. Pada kondenser pyrolysis akan menghasilkan air panas sehingga menjadi preheating bagi boiler. Pada pyrolysis kondenser digunakan untuk memisahkan biooil dan syngas (uncondensable gas). Preheating dari proses kondensasi unit pyrolysis selanjutnya akan masuk ke preheating tahap 2 dalam economizer pada unit boiler. Dengan demikian suhu air yang masuk ke dalam upper drum pada boiler sudah cukup tinggi, dan kebutuhan panas untuk menjadi superheated steam akan tereduksi. Pabrik sawit menggunakan boiler tipe water tube seperti yang biasa digunakan pada industri besar dan bukan fire tube yang bentuknya heat exchanger tipe shell and tube dengan bagian pipa (tube) terendam air sehingga tidak overheating. Pada boiler tipe water tube terdiri dari upper dan lower drum (mud drum) yang dihubungkan dengan pipa. Pada lower drum dan water tube terisi penuh dengan air, sedangkan pada upper drum hanya terisi sebagian. Dengan susunan tersebut membuat steam akan melewati separator mekanik pada upper drum, mengalir ke bagian superheater dan keluar dari boiler. Efisiensi menjadi kata kunci dalam produksi termasuk penggunaan energi dalam proses produksi CPO atau pabrik sawit di atas.Rule of thumb-nya kenaikan 10 C pada BFW setara meningkatkan 1% efisiensi boiler. 

Water-tube boiler

 

Excess energy dari proses pyrolysis sebaiknya digunakan untuk bahan bakar atau sumber energi pada tungku boiler. Penggunaan excess energy dari pyrolysis juga akan menghasilkan emisi flue gas yang ramah lingkungan karena pembakaran bahan bakar cair dan gas akan lebih bersih dibanding bahan bakar padat. Dengan cara demikian maka cangkang atau PKS (palm kernel shell) yang selama ini digunakan untuk bahan bakar boiler bisa tidak digunakan lagi. Semua cangkang atau PKS tersebut bisa dijual langsung bahkan dieksport seperti ke Jepang dan Korea. Tentu menjadi sumber tambahan pendapatan tersendiri. Cangkang sawit atau PKS merupakan kompetitor wood pellet pada pasar global karena propertiesnya banyak kemiripan, tetapi karena cangkang sawit berasal dari limbah atau sideproduct pabrik sawit maka harganya bisa lebih murah, informasi lebih lanjut bisa dibaca disini. Penggunaan slow pyrolysis untuk produksi biochar ini adalah opsi terbaik dibanding teknologi sejenis seperti fast pyrolysis dan gasification, lebih detail bisa dibaca disini. Pabrik atau perusahaan Kelapa sawit akan mendapat banyak keuntungan dari produksi biochar, untuk lebih detail bisa dibaca disini. 

Keuntungan-Keuntungan Yang Didapat Pabrik Sawit Jika Produksi Biochar

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

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

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

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

Teknologi Hydrothermal Carbonisation, Cocok Untuk Meng-upgrade EFB

Berbagai upaya dilakukan untuk meningkatkan kualitas bahan bakar biomasa sehingga bisa digunakan khususnya pada pembangkit-pembangkit listrik yang ada. Pembangkit-pembangkit listrik adalah pengguna bahan bakar biomasa terbesar saat ini disamping juga sebagai salah satu target utama untuk pengurangan emisi dengan bahan bakar terbarukan atau carbon neutral fuel. Karakteristik bahan baku dan teknologi pembangkit listrik menjadi pertimbangan penting penentuan teknologi proses produksi bahan bakar tersebut. Industri kelapa sawit dengan jumlah produsen CPO berjumlah ribuan (Indonesia dan Malaysia) dan luas perkebunan sawit 12 juta hektar di Indonesia serta 5 juta hektar di Malaysia menjadikannya sebagai target sumber bahan baku biomasa. Pada industri kelapa sawit jumlah biomasa yang dihasilkan jauh lebih banyak daripada minyak atau CPO sebagai produk utamanya, yakni 10% minyak dan 90% biomasa seperti ilustrasi dibawah ini. 

 

 Setelah sebelumnya cangkang sawit atau palm kernel shell (PKS) menjadi bahan bakar andalan dan dicari untuk pembangkit listrik karena propertiesnya sangat sesuai khususnya yang menggunakan fluidized bed combustion (FBC) , nah selanjutnya tandan kosong sawit atau EFB yang jumlahnya sangat berlimpah dan belum banyak dimanfaatkan menjadi target berikutnya untuk sumber bahan bakar biomasa. Kalau PKS sudah bisa langsung digunakan (hanya sedikit pembersihan) oleh pembangkit listrik, maka untuk EFB perlu pengolahan dulu karena kadar air, ukuran, bentuk dan kadang kala sifat-sifat kimianya. EFB memiliki kandungan chlorin dan potassium yang tinggi sehingga tidak semua pembangkit listrik cocok dengan bahan bakar tersebut. Apabila EFB dibuat menjadi EFB pellet maka pembangkit FBC seperti yang digunakan PKS bisa menggunakannya tetapi untuk jenis pulverized tidak cocok, karena kandungan chlorin dan potassium yang tinggi tersebut. 

Kondisi seperti itu memunculkan inovasi sehingga EFB bisa dijadikan bahan bakar yang cocok untuk pembangkit listrik berteknologi pulverized yang banyak digunakan saat ini. Inovasi tersebut berupa teknologi yang bisa mengurangi kandungan chlorin dan potassium khususnya, serta meningkatkan kandungan energinya. Teknologi tersebut adalah hydrothermalcarbonization atau wet carbonisation sehingga kimia abu berupa chlorin dan potassium bisa dihilangkan dengan dilarutkan pada air seperti leaching dan juga kandungan energinya bisa ditingkatkan dengan karbonisasi atau pengarangan tersebut. Selain itu kondisi EFB dari pabrik sawit dengan kadar air diatas 60% juga mempermudah aplikasi teknologi hydrothermal carbonization ini. 

Jumlah EFB ini sangat besar, diperkirakan untuk Indonesia saja mencapai lebih dari 35 juta ton dan di Malaysia juga sangat banyak yakni lebih dari 15 juta ton, atau dari dua negara terbesar produsen CPO saat ini potensi EFB yang bisa diolah mencapai lebih dari 50 juta ton/tahun. Selain akan mengatasi masalah lingkungan, pengolahan EFB tersebut juga akan menggerakkan sektor ekonomi yang cukup besar. Dengan teknologi hydrothermal carbonisation maka properties EFB bisa diupgrade sehingga sesuai untuk bahan bakar pembangkit listrik pada umumnya saat ini. Ketakutan pembangkit listrik karena kandungan klorin, dan potassium yang tinggi bisa diatasi dengan teknologi tersebut. Untuk menghemat biaya transportasi sekaligus mempermudah handling, penyimpanan dan penggunaan maka produk EFB yang telah diproses dengan hydrothermal carbonisation atau HTC EFB (EFB hydrochar) selanjutnya di densifikasi menjadi pellet maupun briket. Tampaknya teknologi ini telah memberi jawaban sekaligus membuka peluang baru untuk pengolahan EFB menjadi bahan bakar biomasa favorit seperti wood pellet dan PKS.