Produksi Biochar atau Biocoal ?

Produksi biochar dan biocoal pada dasarnya satu tarikan nafas. Produksi biochar dengan full pyrolysis sedangkan biocoal dengan half/mild pyrolysis (torrefaction). Tujuan torrefaction / mild pyrolysis untuk meningkatkan kandungan energinya dan membuat bersifat hidrophobic sehingga disebut biocoal. Sedangkan tujuan full pyrolysis untuk menghasilkan material biokarbon yang stabil sehingga tidak terdekomposisi di dalam tanah ratusan bahkan ribuan tahun dan memperbaiki kesuburan tanah sehingga meningkatkan produktivitae tanaman (pertanian dan kehutanan). 

Aplikasi biochar saat ini terutama untuk pertanian dan produksi biochar akan menghasilkan excess heat, syngas dan biooil sebagai sumber energi. Sedangkan biocoal hanya fokus untuk energi. Keuntungan produksi biochar didapat dari penjualan biochar, penjualan carbon credit dan pemanfaatan produk-produk samping (full) pyrolysis. Sedangkan keuntungan dari biocoal hanya dari penjualan biocoal itu sendiri. 

Pemilihan atau pengembangan bisnis akan terkait pada kesiapan bisnis (pasar, teknologi, investasi etc) dan nilai manfaat lainnya yakni manfaat di sektor sosial dan lingkungan.

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.

Kontainer Masih Menjadi Pilihan Utama Export Wood Pellet Indonesia?

Kepuasan pembeli karena mendapatkan barang sesuai pesanannya, tidak rusak dan cacat, adalah faktor penting keberlangsungan suatu bisnis sehingga pembeli terus kembali dan membeli lagi (repeat order), yakni dengan membuat atau memperpanjang kontrak yang ada, bahkan dengan menambah kapasitas pembeliannya. Hal tersebut juga berlaku pada bisnis wood pellet. Upaya mendapatkan barang yang sesuai pesanan bagi pembeli salah satunya dengan menjaga barang tersebut sepanjang perjalanan dari berbagai kerusakan adalah hal penting salah satunya dengan memilih kemasan atau sarana atau jenis pengiriman wood pellet yang sesuai. Hampir semua export wood pellet Indonesia saat ini menggunakan kontainer atau peti kemas dengan wood pelletnya berada dalam jumbo bag lalu ditata atau disusun didalam kontainer tersebut. Beberapa menggunakan kemasan karung lalu menempatkannya dalam kontainer juga. Ada juga  dengan cara curah atau tidak dikemas dalam jumbo bag atau karung tetapi masih dalam kontainer. Penggunaan kontainer dipilih karena, pertama volume export wood pellet belum besar, kedua belum tersedia sarana penunjang yang memadai untuk export wood pellet jumlah besar secara curah. 

Wood pellet adalah produk yang sangat sensitif dengan air, sehingga proteksi atau menjaganya supaya terhindar dari air harus dilakukan untuk menjaga kualitas wood pellet tersebut. Dengan menempatkan wood pellet tersebut dalam kontainer maka proteksi dari air seperti air hujan bisa dilakukan, sehingga saat ini masih dijadikan pilihan utama. Lalu bagaimana untuk export wood pellet dalam jumlah besar apalagi rutin dilakukan setiap bulan? Perlu upaya extra saat ini apabila hendak menggunakan pengapalan curah ( bulk shipment), terutama untuk proteksi dari air tersebut. Apalagi pada musim penghujan. Curah hujan di Indonesia cukup tinggi dibandingkan negara-negara lain pada umumnya, yakni rata-rata 2700 mm/tahun atau tiga kali lebih tinggi dari rata-rata dunia yang hanya 900 mm/tahun. Curah hujan Indonesia lebih Indonesia lebih tinggi pula dibanding India (1.080 mm), Amerika (715 mm), China (645 mm), Brasil (1.750 mm), Argentina (591 mm) dan bahkan Thailand (1.625 mm). Hanya dua negara tetangga kita yang mampu melampaui curah hujan Indonesia yakni Malaysia (2.875 mm) dan Papua Nugini (3.140). Sedangkan negara-negara di kawasan Timur Tengah pada umumnya hanya memiliki curah hujan yang kecil seperti Yordania (111 mm), Qatar (74 mm), Arab Saudi (59 mm) dan Mesir yang hanya mendapatkan curah hujan 51 mm pertahun. Sehingga apabila pengapalan wood pellet curah akan dilakukan maka pada musim kemarau akan lebih mudah karena proteksi air lebih mudah dilakukan. Sebagai perbandingan kita akan melihat pengapalan cangkang sawit atau palm kernel shell (pks) yang juga bahan bakar biomasa telah banyak di export ke luar negeri terutama dengan pengapalan curah (bulk shipment).

Cangkang sawit tidak sesensitif wood pellet atau pellet fuel terhadap air, sehingga handlingnya juga tidak sesulit wood pellet. Ada tiga hal utama yang menjadi parameter utama cangkang sawit yakni kadar air, nilai kalor dan kadar pengotor (impurities). Terkait kadar air ini karena cangkang sawit tidak rusak karena air tetapi hanya menjaganya supaya tidak terlalu basah, sedangkan wood pellet yang merupakan produk industri dari pemadatan biomasa kayu-kayuan (biomass densification) akan rusak bahkan hancur akibat keberadaan air dalam jumlah tertentu. Mechanical interlocking yang terjadi sewaktu pemadatan tersebut akan terurai dan lepas karena keberadaan air yang banyak tersebut sehingga wood pelletnya hancur. Pada pengiriman cangkang sawit dari lokasi stockpile hingga pelabuhan export penggunaan kapal, penggunaan truck atau tongkang biasa dilakukan dan kadang-kadang hanya ditutup (sealed) dengan plastik yang tidak terlalu rapat. Pada wood pellet penutupan dengan plastik sewaktu menuju kapal pengangkut juga bisa dilakukan tetapi apabila tidak rapat akan rawan terhadap air terutama pada musim penghujan, ditambah lagi apabila pemuatan (loading) ke kapal dilakukan di tengah laut (transhipment) karena kapal tidak bisa bersandar di pelabuhan seperti biasa dilakukan di Kalimantan. 

Perbedaan tingkat toleransi terhadap keberadaan air antara cangkang sawit dan wood pellet tersebut, berimplikasi pada handling bahkan peralatan yang digunakan. Faktor cuaca (seperti badai) dan padatnya lalu lintas pelabuhan muat menambah kesulitan pemuatan (loading) wood pellet ke kapal tersebut. Hal tersebut membuat pengapalan wood pellet dalam jumlah besar dengan pengapalan curah (bulk shipment) masih sulit dilakukan, sehingga pengapalan dengan kontainer masih menjadi pilihan utama. 

Terminal wood pellet di Kanada, dengan silo-silo penampung wood pellet sementara sebelum pengapalan

Loading wood pellet dari silo ke kapal pengangkut

Terminal semen di pelabuhan 

Loading semen dari silo ke kapal pengangkut

Sebuah referensi lain yang bisa kita jadikan acuan adalah pengapalan curah semen. Semen adalah produk yang juga sangat sensitif dengan air, dengan adanya air maka semen akan menggumpal sehingga menjadi tidak bisa digunakan, sehingga proteksi terhadap air mutlak diperlukan. Jalur distribusi semen hingga pengapalan curahnya semua terlindungi dari masuknya air. Di jalan-jalan raya mudah kita jumpai truck-truck besar pengangkut semen curah melintas, lalu di sejumlah pelabuhan juga dibangun terminal-terminal semen berupa silo atau bin seperti menara-menara tinggi.  Ketika produksi wood pellet sudah massif maka infrastruktur atau peralatan pendukungnya juga hampir sama seperti semen dan hal tersebut saat ini juga sudah bisa kita saksikan di negara-negara produsen wood pellet seperti Amerika dan Kanada. Pada sisi pelabuhan penerima atau pelabuhan tujuan pengapalan tersebut peralatan yang memadai juga dibutuhkan untuk menangani bongkar muat (unloading) wood pellet tersebut. Untuk perbandingan, pada produk pellet pakan (feed pellet) dalam jumlah besar juga akan membutuhkan hal yang hampir sama untuk export pengapalan curahnya (bulk shipment). Lantas apakah bisa bahan bakar biomasa seperti wood pellet menjadi tahan air (hidropobik) seperti batubara? Jawabnya bisa yakni dengan teknologi torrefaction  sehingga produknys menjadi torrefied wood pellet. Torrefaction akan kita bahas lebih detail lain tulisan mendatang. InsyaAllah.   

Pemadatan Akan Menambah Nilai Kalor Biomasa?

Orang banyak mengira bahwa dengan biomasa seperti serbuk gergaji ketika dipadatkan akan menaikkan nilai kalor atau panasnya, padahal itu tidak sepenuhnya tepat. Pemadatan atau densification menjadi pellet atau briket memang menaikkan ke padatan atau densitias-nya sehingga berat atau massa-nya tinggi sedangkan volumenya kecil, sebagai contoh serbuk gergaji ketika belum dipadatkan kepadatannya hanya berkisar 200 kg/m3 dan setelah dipadatkan menjadi pellet menjadi 650-700 kg/ m3 dan bisa lebih dari 1.000 kg/m3 ketika dibriketkan. Hal tersebut yang membuat biomasa tersebut menjadi efisien untuk ditransport dalam jarak jauh, mempermudah handling, pembakaran dan sebagainya.

Memang sebelum dipadatkan menjadi pellet atau briket tersebut, biomasa padat tersebut harus memiliki tingkat kekeringan 5-10% sehingga bisa dipadatkan. Ketika biomasa itu basah atau memiliki kadar air yang tinggi, maka pengeringan tersebut akan meningkatkan nilai kalor. Sedangkan bula biomasa tersebut awalnya sangat kering katakan dengan kadar air kurang dari 5% maka untuk mencapai tingkat kekeringan yang dikehendaki (5-10%) maka perlu tambahan air atau dibasahi tentu hal ini bukannya menambah nilai kalor tetapi malah mengurangi nilai kalor. Jadi peningkatan nilai kalor biomasa tersebut dapat dilakukan dengan mengurangi kadar airnya atau mengeringkannya bahkan hingga mengurangi seminimal mungkin kadar volatile matternya serta meningkatkan kandungan karbon terikatnya (fix carbon). Proses pirolisis baik torrefaction / torefaksi (mild pyrolysis) dan karbonisasi /pengarangan (slow pyrolysis) adalah proses untuk meningkatkan nilai kalor biomasa padat tersebut. 

Contoh berbagai jenis pellet fuel, dari wood pellet, bark pellet hingga charcoal pellet; photo diambil dari sini

Nah setelah ditingkatkan nilai kalornya melalui pengeringan hingga pirolisis tersebut maka dengan diikuti proses pemadatan akan semakin bagus kualitas bahan bakar tersebut yakni dalam hal nilai kalor dan volume. Sebagai contoh ketika arang kayu yang memiliki fix carbon 85% dengan nilai kalor 7500 kcal/kg dengan kepadatan 400 kg/m3 lalu dibuat pellet dengan kepadatan 650 kg/m3 maka dalam volume 1 m3 memiliki kandungan panas lebih tinggi yakni 3.000.000 kcal pada arang kayu dan 4.875.000 kcal pada pellet atau karena kepadatannya (densitas) lebih tinggi. 

Selalu Ada Pasar Untuk Setiap Jenis Pellet Fuel

Aspek pemasaran selalu menjadi momok bagi calon produsen. Ketika aktivitas produksi telah dilakukan termasuk biaya yang besar telah dikeluarkan untuk membeli peralatan atau mesin produksi, tanah untuk pabrik, bangunan pabrik dan sebagainya, sebagai contoh misalnya dengan produksi wood pellet kapasitas besar dari kebun energi, tetapi belum menguasai aspek pasar tersebut, tentu akan menjadi masalah besar. Mengkaji, menganalisis dan mendalami aspek pasar dengan karakteristiknya sebelum aktivitas produksi adalah hal yang sangat penting, terlebih lagi untuk produksi kapasitas besar yang juga membutuhkan biaya besar tersebut. Hal tersebut juga berlaku untuk pellet fuel dari biomasa sebagai bahan bakar padat yang mendapat banyak perhatian saat ini dan juga mulai banyak dikembangkan oleh sejumlah pihak. Dan tentu saja ketakutan calon produsen tersebut bisa dihindari apabila mereka telah menguasai seluk-beluk bisnis yang akan ditekuninya tersebut.

Biomass pellet atau pellet fuel dan lebih khususnya pada wood pellet bisa dibuat dari berbagai macam bahan baku biomasa, baik biomasa kayu-kayuan, limbah-limbah pertanian maupun rumput-rumputan. Secara lebih spesifik wood pellet adalah pellet fuel yang dibuat khusus dari biomasa kayu-kayuan (woody biomass) tersebut. Sedangkan biomass pellet adalah pellet fuel yang dibuat dari segala macam biomasa termasuk kayu-kayuan, limbah pertanian maupun rerumputan tersebut. Pellet fuel yang khusus dibuat dari limbah pertanian disebut agro-waste pellet. Kelompok wood pellet memiliki karakteristik memiliki nilai kalor tinggi dan kadar abu rendah sedangkan agro-waste pellet memiliki karakteristik nilai kalor lebih rendah dan kadar abu lebih tinggi. Wood pellet juga bisa dibuat dari jenis kayu keras dan kayu lunak yang masing-masing-masing ada sedikit perbedaan pada sifat-sifatnya (properties). Begitu juga kelompok pellet fuel dari limbah-limbah pertanian yang bahan bakunya juga bisa beragam seperti sekam padi, kulit kopi, kulit kacang, tandan kosong sawit (EFB) dan sebagainya. Sifat-sifat pellet fuel dari berbagai macam limbah pertanian tersebut juga berbeda-beda walaupun perbedaannya juga tidak tajam.

Kadar abu dan kimia abu adalah dua variabel penting terkait penggunaan atau pemanfaatan pellet fuel tersebut. Secara umum semakin tinggi kadar abu maka semakin kecil nilai kalor dari pellet fuel tersebut. Sedangkan kimia abu dari berbagai kelompok pellet fuel secara umum juga bisa dibedakan sebagai berikut :
1. Kandungan abu silica (Si) dan potassium / kalium (K) yang rendah dengan kalsium (Ca) yang tinggi, dengan high fusion temperature berasal dari kelompok hampir semua biomasa kayu (woody biomass). Dan inilah spesifikasi terbaik untuk pembakaran (combustion) dan gasifikasi.
2. Kandungan abu silica (Si) dan potassium/kalium (K) yang tinggi dengan kalsium (Ca) yang rendah berasal dari kelompok limbah-limbah biomasa pertanian.

Lebih jauh lagi karena unsur-unsur kimia penyusun biomasa dalam pellet fuel jumlahnya banyak maka hal tersebut menentukan sifat-sifat pellet fuel tersebut secara spesifik. Sebagai contoh : wood pellet dari kayu keras seperti meranti, merbau, ulin, halaban dan sebagainya berbeda sejumlah kandungan unsur kimianya dengan wood pellet dari kayu lunak seperti sengon/albasia. Begitu pula dengan agro-waste pellet seperti pellet sekam padi (ricehusk pellet) dengan pellet tandan kosong sawit (EFB Pellet). Bahkan sama-sama kelompok kayu keras maupun kayu lunak pun perbedaan-perbedaan jumlah kandungan unsur kimia abu antar berbagai species kayu-kayu tersebut juga terjadi dan hal tersebut berpengaruh terhadap tingkat toleransi teknologi yang digunakan. Secara ilmiah (scientific) analisa ultimate di laboratorium bisa digunakan untuk mengetahui kandungan abu dan unsur-unsur kimianya secara terperinci/detail. Hal ini penting diketahui untuk penggunaan atau pemanfaatan pellet fuel tersebut secara spesifik.

Pada dasarnya pemanfaatan pellet tersebut adalah sebagai bahan bakar atau sumber energi. Teknologi pembakaran, gasifikasi dan pirolisis adalah route thermal yang bisa menggunakan pellet sebagai bahan bakar. Teknologi pembakaran paling banyak digunakan, selanjutnya gasifikasi dan terakhir pirolisis. Teknologi pembakaran (combustion) dengan suhu sedang hingga suhu tinggi bisa dilakukan. Sektor industri pada umumnya menggunakan suhu sedang dan pembangkit listrik menggunakan suhu tinggi. Pembakaran di sektor industri menggunakan alat-alat pembakar (combustor), yakni grate stoker (chain grate) dan stoker (static grate). Sedangkan pada pembangkit listrik menggunakan pulverized system, tambahan penjelasan juga bisa dibaca di sini.

Untuk bisa menggunakan pellet fuel dari berbagai bahan baku karena tidak bermasalah dengan sejumlah kimia abu pellet tersebut maka teknologi gasifikasi banyak digunakan. Dengan gasifikasi suhu operasionalnya juga relatif rendah (800 C) dibandingkan pulverized pada pembakaran, sehingga sejumlah unsur kimia abu juga tidak menimbulkan masalah. Penggunaan teknologi gasifikasi juga sudah mulai banyak pada pembangkit listrik. Teknologi gasifikasi dengan memaksimalkan produk gas memiliki tingkat efisiensi lebih tinggi dari pembakaran, tetapi harga atau investasi untuk kapasitas besar mahal sehingga pada pembangkit listrik kapasitas besar pada umumnya masih menggunakan teknologi pembakaran (pulverized) tersebut di atas. Dengan teknologi gasifikasi ini maka tidak hanya jenis wood pellet saja yang bisa digunakan tetapi agro-waste pellet juga bisa digunakansebagai bahan bakar.

Bagaimana dengan pirolisis? Berbeda dengan pembakaran dan gasifikasi yang menghasilkan abu sebagai residue, sedangkan di pirolisis tidak dihasilkan abu karena kondisi operasi rendah dibandingkan pembakaran dan gasifikasi yakni 400-600 C. Wood pellet atau biomass pellet jarang digunakan untuk bahan bakar atau bahan baku pada pirolisis. Pirolisis yang banyak digunakan saat ini adalah slow pyrolysis atau karbonisasi untuk produksi arang, sedangkan fast pyrolysis untuk produksi bahan bakar cair (bio-oil) juga masih jarang digunakan. Pada produksi arang dengan (slow) pyrolysis atau karbonisasi tersebut biasanya menggunakan kayu-kayuan atau pun briquette (sawdust briquette/wood briquette) sebagai bahan bakunya untuk menghasilkan produk arang kayu (lump charcoal) dan sawdust charcoal briquette, untuk mempertajam informasinya bisa dibaca di sini.

Torefaksi (torrefaction) atau mild pyrolysis bisa menghasilkan produk setengah arang (half carbonization) yang selanjutkan bisa dipadatkan menjadi torrified pellet fuel. Bahan baku proses torefaksi (torrefaction) tersebut yakni wood chip lalu setelah melalui proses torefaksi selanjutnya dihancurkan (crushing) dengan hammer mill yang sehingga berukuran menjadi serbuk yang selanjutnya dipadatkan menjadi torrified pellet fuel. Dengan proses torrefaction tersebut kandungan energi dari biomasa menjadi lebih tinggi sekitar 20% sehingga setelah dipadatkan kandungan energi torrified pellet fuel juga otomatis lebih tinggi dari wood pellet. Torrefaction dengan produk akhir torrified pellet fuel tersebut diprediksi akan menjadi tren bahan bakar padat biomasa masa depan. Pabrik wood pellet atau biomass pellet bisa meng-upgrade produknya menjadi torrefied pellet fuel dengan menambahkan torrefier atau alat torrefaction dalam produksinya. Tidak banyak modifikasi pabrik jika akan menambah torrifier atau alat torrefaction tersebut untuk menjadi produk akhir torrified pellet fuel nantinya. Jadi disini penggunaan teknologi torrefaction (mild-pyrolysis) untuk proses produksi bahan bakar biomasanya yakni torrified fuel, sedangkan teknologi gasifikasi dan pembakaran digunakan untuk mengekstrak energi dari bahan bakar biomasa berupa pellet fuel menjadi panas maupun listrik.

Dengan mengkaji secara mendetail karakteristik pellet fuel dan teknologi pemanfaatannya maka tidak ada pellet fuel yang tidak berguna atau tidak ada pasarnya. Kebutuhan energi juga terus meningkat seiring pertambahan penduduk. Karakteristik atau sifat-sifat khusus pellet fuel juga akan menentukan harga jual pellet tersebut. Wood pellet pada umumnya memiliki harga lebih tinggi dibandingkan dengan kelompok agro-waste pellet. Dalam banyak hal wood pellet memiliki banyak keunggulan dibandingkan batubara terutama di sektor industri, tentu juga masalah keekonomiannya. Hal itu juga yang mendorong sejumlah industri beralih menggunakan wood pellet. Performance atau kinerja boiler di industri juga bisa bersaing dengan penggunaan wood pellet tersebut. Bagi industri-industri yang ingin melakukan ujicoba (testing) dan ingin beralih menggunakan wood pellet untuk boiler bisa menghubungi kami di eko.sbs@gmail.com

Wood Pellet, PKS dan Pasar Pembangkit Listrik Biomasa di Jepang

PKS (Palm Kernel Shell) atau cangkang sawit menjadi komoditas energi atau bahan bakar “hot” saat ini di Jepang. Hal ini karena PKS adalah bahan bakar biomasa termurah dan saat ini masih tersedia dalam jumlah besar. PKS adalah limbah pabrik kelapa sawit dari produksi CPO. Sehingga secara otomatis PKS ini banyak tersedia di daerah-daerah pabrik kelapa sawit atau produsen CPO, yakni di Indonesia, Malaysia, dan Thailand. Pemilihan PKS sebagai bahan bakar juga karaketeristiknya yakni bisa dituang (pourable), nilai kalor tinggi dan kepadatan (densitas) juga tinggi.

Bagaimana dengan wood pellet ? Produsen utama wood pellet dunia saat ini, jelas bukan Indonesia atau negara-negara Asia Tenggara lainnya, tetapi negara-negara Amerika Utara dan Skandinavia. Bahkan untuk Indonesia sendiri wood pellet tergolong hal yang baru, sehingga kapasitas produksinya juga belum besar. Harga wood pellet lebih mahal dari PKS. Sebagian besar wood pellet yang diproduksi di Indonesia dari limbah-limbah kayu seperti serbuk gergaji, limbah planner, limbah plywood dan sebagainya. Potensi pengembangan untuk perbesaran kuantitas juga sangat memungkinkan dengan kebun energi. Secara teknis sifat-sifat (properties) wood pellet tidak jauh berbeda dengan PKS.

Peta status biomass power plant Jepang, merah berarti sudah beroperasi, kuning berarti dalam tahap pembangunan, biru berarti dalam perencanaan. 

Biomasa menjadi salah satu alternative untuk bahan bakar pembangkit listrik di Jepang, setelah kecelakaan atau rusaknya pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) Fukushima tahun 2011. PKS menjadi pilihan favorit bahan bakar pembangkit listrik biomasa disana. Sebagian besar pembangkit listrik biomasa tersebut menggunakan PKS sebagai sumber energinya, dan hanya sebagian kecil yang beroperasi dengan wood pellet. Banyaknya pembangkit listrik biomasa yang dibangun, otomatis juga membutuhkan pasokan bahan bakar yang banyak pula. Sebagian besar pembangkit listrik biomasa tersebut dibangun tahun 2015 dan tahun 2017 sebagian telah beroperasi serta tahun 2019 diperkirakan semua telah beroperasi, sehingga dapat dibayangkan besarnya kebutuhan dan persaingan untuk mendapatkan pasokan PKS tersebut.

Jepang adalah negara yang hampir semua mengandalkan import untuk memenuhi kebutuhan dalam negernya, hal ini karena potensi SDA yang minim di sana, termasuk diantaranya sektor energi. Dengan penduduk penduduk kurang lebih setengah dari Indonesia, konsumsi energi mereka hampir 5 kali Indonesia, sehingga praktis kebutuhan energi termasuk bahan bakar juga besar. Pembangkit listrik biomasa yang menggunakan wood pellet tersebut memprediksi dalam 1 – 2  tahun ke depan terjadi kelangkaan pasokan PKS, sehingga sejak dini telah melakukan antisipasi dengan wood pellet, walaupun pada saat ini keuntungan dari menjual listrik lebih kecil, karena harga bahan bakarnya (wood pellet) yang lebih mahal.Dengan pengalaman tersebut mereka berharap akan mampu mengatasi berbagai masalah operasional ketika bahan bakar wood pellet telah banyak digunakan.

PKS harus memenuhi spesifikasi sebelum di eksport ke negara tujuan. Beberapa spesifikasi kunci untuk PKS yakni : kadar air, nilai kalori dan bahan pengotor atau kontaminan (Foreign Material).  Ketiga variabel harus memenuhi level tertentu untuk mencapai kualitas eksport. Pasar atau konsumen Jepang pada umumnya mensyaratkan kontaminan 0,5 – 2%, sedangkan Eropa 2% - 3%. Sebuah proses sederhana bisa dilakukan untuk mendapatkan kualitas cangkang seperti diatas. Jepang biasanya membeli dengan volume 10.000 ton setiap pengiriman atau import mereka, sehingga bagi penyedia PKS harus menyiapkan lokasi  (stockpile) yang memadai  untuk tumpukan PKS tersebut. Lokasi (stockpile) tumpukan PKS yang dekat dengan pelabuhan adalah kondisi ideal sehingga memudahkan pengangkutan ke pengapalan.

Proses produksi wood pellet lebih kompleks dibandingkan PKS, sehingga wood pellet dikategorikan produk jadi. PKS bisa dikatakan produk mentah karena aktivitas industrinya sangat minim dan sederhana, seperti diatas. Pada wood pellet proses produksi meliputi pemilihan bahan baku termasuk antara kebersihan, kekeringan, ukuran, dan kekerasan. Berdasarkan karakteristik bahan baku tersebut maka proses selanjutnya bervariasi sehingga menjadi produk wood pellet tersebut. Proses produksi wood pellet sangat banyak kemiripan dengan wood briquette. Kualitas wood pellet pada umumnya ditinjau dari kepadatannya, nilai kalor dan kadar abu. Eksport wood pellet Indonesia belum sebesar PKS, hal ini juga karena masih sedikitnya produsen wood pellet itu sendiri. Jepang membeli wood pellet dari Indonesia sebagian besar untuk ujicoba pada pembangkit listrik biomasa mereka. Pengiriman atau export dengan kontainer masih umum dilakukan pada komoditas wood pellet karena volumenya masih kecil.   

Untuk orientasi jangka pendek mengeksport PKS adalah bisnis yang menguntungkan. PKS ini beberapa waktu lalu hanya limbah yang mencemari yang tidak berharga sehingga banyak hanya digunakan pengerasan jalan dan sebagainya, tetapi saat ini menjadi komoditas “hot”. Wood pellet dari bahan baku kebun energi dengan menanam jenis legume seperti kaliandra adalah solusi jangka menengah untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar di Jepang. Torrefaksi (torrefaction) diikuti densifikasi bisa menjadi orientasi jangka panjang, sehingga produk torrified  pellet yang lebih unggul dari wood pellet bisa menghemat transportasi dan memudahkan penanganannya (handling), hidrophobik dan nilai kalor lebih tinggi.

Torrified pellet

Peraturan pemerintah  berupa Peraturan Menteri Keuangan (PMK) No 67/2010 tentang Penetapan Barang Ekspor yang Dikenakan bea keluar (BK)  bermaksud untuk mendorong hilirisasi atau produksi berbagai produk turunan dari kelapa sawit termasuk PKS. Tetapi faktanya di lapangan tidak banyak yang terjadi dengan PKS. Faktanya malah banyak penyedia PKS yang mengalami kemunduran usaha bahkan menutupnya. Hal ini karena BK ini telah membuat harga PKS lebih tinggi, dan mengakibatkan permintaannya menurun. Semakin tinggi BK untuk produk mentah dan semakin rendah BK untuk produk jadi maka hilirisasi akan semakin cepat, tetapi harus dilakukan melalui proses secara bertahap, terencana dan komprehensif. Idealnya BK untuk produk turunan adalah nol persen. Apakah pemerintah meminta pengusaha PKS untuk menunggu 2 tahun seiring kenaikan permintaan PKS dari Jepang misalnya karena pembangkit listrik biomasa-nya sudah beroperasi atau alasan lainnya? Kami tidak tahu. Sedangkan skenario terbaik adalah menurunkan atau menghilangkan BK untuk PKS sehingga usaha tersebut bisa tumbuh kembali dan mereka secara bertahap bisa mengembangkan menjadi industri yang menghasilkan bahan jadi. Torrefaksi PKS menjadi torrified PKS menjadi solusi jitu untuk itu, karena peningkatan (upgrading) kualitas PKS akan memberi nilai tambah ekonomi lebih besar. Karbonisasi atau pirolisis PKS menjadi arang PKS (PKSC = palm kernel shell charcoal) lalu diikuti densifikasi menjadi pellet arang PKS juga alternatif yang menarik.    

Ketika "Bahan Baku" Bioenergi Hanya "Dibuang" dan Membawa Bencana Tahunan : Sebuah Ide Sebagai Solusi Terhadap Masalah Kebakaran Hutan di Indonesia

Kebakaran hutan tidak hanya menjadi bencana lingkungan tetapi telah menjadi malapetaka kemanusiaan yang mengakibatkan sejumlah korban jiwa.Pihak-pihak yang sengaja membakar hutan secara tidak terkendali telah memperparah bencana tersebut.Ratusan ribu hektar hingga jutaan hektar hutan terbakar setiap tahunnya yang itu berarti ekuivalen dengan jutaan hingga miliaran ton biomasa hanya sirna akibat terbakar sia-sia. Padahal jutaan ton hingga miliaran ton biomasa tersebut sangat potensial untuk bahan baku berbagai energi terbarukan atau bioenergi. Dengan jumlah biomasa tersebut saja Indonesia bisa menjadi pemain utama energi terbarukan dunia khususnya wood pellet. Anehnya kejadian tersebut terjadi rutin atau terus berulang setiap tahunnya dan belum ada solusi jitu untuk mengatasinya. Sementara pada musim penghujan sejumlah daerah yang hutannya dibakar tersebut juga mengalami bencana banjir bahkan tanah longsor, jadi lengkap sudah penderitaan setiap tahun dan berulang dari masa ke masa.Tentu hal tersebut tidak bisa dibiarkan dan segera diatasi dengan memutus mata rantainya.

Dengan teknologi densifikasi (biomass densification), maka biomasa dari berbagai tanaman atau pepohonan tersebut bisa dijadikan pellet atau briket. Pellet dan briket adalah dua macam produk densifikasi atau pemadatan biomasa untuk energi yang sangat populer dan selain digunakan di industri dalam negeri juga untuk pasar eksport. Pemilahan (sorting) bahan baku adalah hal yang perlu dilakukan untuk mendapatkan produk pellet maupun briket berkualitas tinggi, yakni standard dan stabil. Pemilahan baku dilakukan antara lain dengan bahan baku kayu-kayuan (woody biomass) dipisahkan dengan bahan rumput-rumputan dan sebagainya. Komposisi yang konsisten ke mesin densifikasi harus terus diupayakan dan dipertahankan untuk mencapai kualitas tinggi tersebut misalnya komposisi kayu keras dan kayu lunak juga harus prosentase tertentu. Selanjutnya kayu-kayu tersebut dihancurkan atau disesuaikan ukuran partikelnya untuk teknologi densifikasi yang dipilih, biasanya akan seukuran serbuk kayu atau serbuk gergaji, lalu dicampur dengan rasio tertentu dan dicetak dengan kompresi tinggi menjadi pellet maupun briket.

Lalu bagaimana dengan limbah rumput-rumputan seperti alang-alang dan dedaunan? Biomasa jenis rumput-rumputan dan dedaunan juga bisa dijadikan sebagai pellet maupun briket, tetapi kualitasnya akan lebih rendah daripada bahan baku kayu-kayuan. Apabila masih bisa digunakan untuk pakan ternak seperti kambing atau sapi maka hal tersebut akan lebih baik dalam pemanfaatan limbah rerumputan dan dedaunan tersebut.

Sedangkan dengan teknologi (slow) pirolisis kontinyu maka semua limbah biomasa tersebut juga bisa terolah dan menjadi produk yang bermanfaat dan bernilai ekonomi tinggi. Produk arang adalah produk utama (slow) pirolisis ini karena memang paling sesuai untuk memaksimalkan produk padatnya. Arang tersebut selain bisa dimanfaatkan untuk energi, juga bisa untuk sektor pertanian yakni untuk membantu menyuburkan tanah. Untuk alasan efisiensi transportasi, mempermudah handling, penggunaan dan penyimpanannya arang tersebut juga didensifikasi (dipadatkan) menjadi pellet maupun briket. Ada sedikit perbedaan tentunya antara pemadatan serbuk kayu dengan arang karena karakteristiknya (sifat fisika-kimia) keduanya yang juga memang juga berbeda.

Arang pertanian (biochar) juga akan sejalan dengan tujuan untuk pertanian setelah lahan terbuka. Biochar atau arang tersebut mampu membantu menyuburkan tanah dengan cara menahan kelembaban, menahan nutrisi pupuk yang ditambahkan dari pencucian dan semacamnya serta mengaktifkan sejumlah mikroba tanah.  Pola pemilahan (sorting) bahan baku juga diterapkan pada teknologi ini untuk menghasilkan juga kualitas yang tinggi (standard dan stabil). Bahan baku kayu-kayuan pada umumnya adalah biomasa terbaik untuk berbagai pemanfaatan biomasa untuk energi. Sebagai contoh untuk menghasilkan kualitas arang tinggi dengan menggunakan bahan baku kayu-kayuan saja dengan komposisi antar jenis kayu tertentu juga.

Selain itu pada (slow) pirolisis juga akan dihasilkan produk gas (syngas), biooil (tarry liquid) dan pyrolysis acid (wood vinegar). Syngas bisa digunakan untuk bahan bakar pembangkit listrik maupun sumber panas berbagai keperluan. Hampir semua area yang mengalami bencana akibat kebakaran hutan juga mengalami kekurangan pasokan listrik sehingga pembangkit listrik didaerah tersebut akan sangat dibutuhkan. Biooil sebagai bahan bakar cair juga bisa dimanfaatkan untuk sejumlah industri bahkan bisa diolah lebih lanjut menjadi bahan bakar untuk kendaraan.Terakhir pyrolysis acid (wood vinegar) bisa digunakan sebagai insektisida pertanian.

Sedangkan skenario paling mutakhir adalah pembuatan torrefied fuel.Torrefied fuel ini dibuat dengan teknologi pirolisis juga tetapi dengan suhu (temperature) proses yang lebih rendah daripada proses pirolisis untuk produksi arang (biochar) atau biasa disebut teknologi torrefaksi (torrefaction/mild-pyrolysis). Banyak proses torrefaksi saat ini yang gagal karena kurangnya energi untuk proses torrefaksi itu sendiri. Kombinasi proses pirolisis dengan torrefaksi adalah paduan yang pas yang membuat kedua proses tersebut berjalan sesuai harapan. Pada proses (slow) pirolisiskontinyu yang berjalan secara auto-thermal (self-sustain) juga akan dihasilkan kelebihan gas (excess-syngas) yang bisa digunakan untuk bahan bakar atau sumber energi proses torrefaksi. Sama seperti sebelumnya pemilahan bahan baku juga diperlukan pada proses ini. Konfigurasi proses untuk torrefaksi ini salah satunya yakni, bahan baku berupa rerumputan dan dedaunan digunakan untuk pirolisis dengan hasil arang untuk pertanian dan bahan baku kayu-kayuan untuk bahan baku atau umpan torrefaksi.

Terakhir hasil torrefied fuel tersebut juga hampir semua lalu didensifikasi (dipadatkan) baik menjadi torrefied pellet maupun torrefied briket. Nilai kalor dan sejumlah sifat fisika-kimia (karakteristik) torrefied pellet/briket juga lebih baik dibandingkan wood pellet maupun wood briquette.Sejumlah negara-negara besar baik di Eropa, Amerika maupun Asia berlomba-lomba untuk menjadi pionir dan pemimpin dalam teknologi torrefaksi ini.Jepang adalah negara di Asia yang sudah mencanangkan torrefaksi ini dan saat ini telah menjadi topik yang panas disana, lebih lanjut bisa dibaca disini.

Berbagai ide dan skenario diatas bisa digunakan sebagai solusi untuk mengolah limbah biomasa pada saat pembukaan lahan, tentu dengan cara dipotong atau ditebang bukan dibakar. Jutaan ton hingga miliaran ton biomasa akan mampu diselamatkan dan bermanfaat dengan cara tersebut dan yang jelas bencana lingkungan yang menjadi sorotan dunia juga akan terhindarkan. Ketika hal tersebut telah mampu memberi solusi selanjutnya dalam jangka selanjutnya perbaikan praktek dan sistem pertanian atau perkebunan juga harus dilakukan sehingga bencana lingkungan lainnya yakni banjir di musim hujan juga supaya tidak terjadi. Kebun energi yang memiliki banyak keunggulan baik adalah salah satu solusi yang lain untuk menjaga keberlangsungan (sustainability) lingkungan daerah-daerah tersebut dalam jangka panjang selain juga mampu untuk meningkatkan aspek ekonomi daerah tersebut dengan produksi berbagai bioenergi.

Torrefied Wood : Bahan Bakar Biomasa Subtitusi Batubara Masa Depan

Dibandingkan bahan bakar biomasa konvensional seperti wood pellet yang hanya mampu maksimal 10% di co-firing dengan batubara karena sifat fisika kimia yang jauh berbeda sedangkan apabila prosentase co-firing dengan batubara dinaikkan menjadi 20% diperlukan penambahan investasi yang besar untuk handling dan processingnya, maka torrefied wood bahkan mampu dico-firing dengan batubara hingga 40%. Keuntungan lainnya adalah pada sisi powerplant juga hanya dibutuhkan sedikit tambahan investasi untuk handling dan processingnya untuk torrefied wood, dikarenakan sifat fisika-kimia yang tidak jauh berbeda.

Densifikasi atau pemadatan torrefied wood menjadi pellet atau briket juga akan memberi penghematan yang lebih significant dibandingkan wood pellet, yakni 15.0-18.7 MJ/M3 pada torrefied pellet dan 7.5-10.4 MJ/M3 pada wood pellet. Karena torrefied wood rapuh, sehingga bisa dipulverize dan dibakar dengan batubara lebih disarankan, daripada menggunakan material handling, pemrosesan hingga sistem injeksi terpisah. Hal ini akan menghasilkan penghematan yang signifikan pada modifikasi peralatan ketika cofiring pada prosentase lebih besar. Sejumlah limbah biomasa agroindustri seperti tandan kosong sawit dan jerami bisa di torrefaksi seperti halnya biomasa berkayu, untuk menyempurnakan kondisi pemakaran di sistem batubara.   

Cofiring torrefied wood telah sukses  dilakukan salah satunya di PLTU batubara di Borselle, Belanda.Riset juga menunjukkan bahwa penghalusan torrefied wood menjadi bubuk dengan distibusi dan ukuran partikel tertentu memungkinkan untuk terjadinya smooth fluidization regimes pada pengumpanannya pada entrained flow process (gasifier & pulverized coal boiler).

Upgrade Biomasa Dengan Torrefaksi Dan Densifikasi

Biomasa menempati peringkat keempat dalam jumlah sebagai sumber energi di dunia dan satu-satunya sumber energi berbasis karbon. Seiring terbatasnya jumlah energi fossil dan efek pemanasan global (carbon positive) peran energi terbarukan khususnya biomasa (carbon neutral) semakin besar dan diperhitungkan. Dtinjau dari ketersediannya, biomasa terutama kayu tersebar hampir di seluruh penjuru dunia dan hal ini yang membedakan dengan sumber energi fosil yang persebarannya hanya diberbagai daerah tertentu. 

Salah satu kekurangan biomasa sebagai sumber energi adalah nilai kalornya yang rendah, higroskopis dan fiber/serat dalam kayunya sulit dihancurkan. Dengan teknologi torrefaksi (torrefaction) berbagai kelemahan biomasa tersebut dapat diatasi. Unit torrefaksi (torrefaction)  JF BioCarbon kapasitas mulai  60 ton/hari hingga 200 ton/hari sangat cocok untuk kapasitas menengah pengolahan biomasa kayu di Indonesia.  Masalah lainnya yang dihadapi dengan biomasa pada skala besar adalah bidang logistiknya. Membawa barang bulky sangat memakan tempat sehingga boros dan tidak ekonomis. Hal ini perlu diatasi dengan densifikasi atau pemadatan produk torrefaksi biomasa kayu yang dihasilkan. Bentuk pellet dan briket adalah produk ideal yang populer untuk mengatasi keterbatasan transportasi tersebut.