Meningkatkan Produksi Biogas Dengan Briket Biomasa

 

Seperti halnya arang aktif yang memiliki pori-pori jauh lebih banyak dibandingkan arang biasa, atau satu sendok arang aktif diperkirakan memiliki luas permukaan seperti luasnya lapangan bola. Dengan luasnya permukaan tersebut maka arang aktif dapat menjerap (adsorpsi) molekul-molekul jauh lebih banyak dengan dibandingkan arang biasa. Hal itulah yang memubuat arang aktif (activated carbon) digunakan oleh banyak industri, untuk lebih detail bisa dibaca disini. Proses aktivasi adalah proses untuk membuat atau membuka pori-pori arang sehingga memiliki luas permukaan yang besar. Demikian juga dengan proses pembriketan biomasa, akibat tekanan kuat dan suhu tinggi dari proses pembriketan dengan press mekanik maka pori-pori mikro dari biomasa akan terbuka. Terbukanya pori-pori biomasa tersebut akan meningkatkan daya penjerapannya. Ternyata menurut penelitian di Universitas Aarhus Denmark penggunaan briket biomasa khususnya briket jerami telah mampu meningkatkan produksi biogas secara signifikan. Setiap 1 ton briket jerami yang ditambahkan telah menambah produksi biogas rata-rata sebesar 400 meter kubik. Dengan nilai kalori biogas sekitar 4500 kcal/m3 maka setiap ton penambahan briket jerami akan menambah kalori sebesar 1.800.000 kcal dalam bentuk biogas.

Penelitian tersebut dilakukan pada unit biogas jenis reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) sehingga upaya memaksimalkan campuran substrate dari biogas dilakukan secara mekanik. RATB untuk produksi biogas juga masih jarang ditemui di Indonesia dan kawasan Asia Tenggara saat ini, tetapi umum di Eropa. Penambahan briket ke dalam reaktor biogas tersebut juga berarti menambah bahan organik sebagai bahan baku produksi biogas. Tetapi dengan bentuk briket tersebut yang memiliki kemampuan menjerap air jauh lebih banyak atau 10 kali lipat dari jerami curah tanpa dibriket yang mengakibatkan mikroba juga jauh lebih banyak melakukan penetrasi melalui pori-pori mikro briket jerami tersebut akibatnya proses fermentasi semakin sempurna. Berdasarkan percobaan tersebut bahwa produksi biogas mencapai tingkat optimum pada penambahan 10% briket jerami terhadap volume reaktor. Penambahan briket jerami hingga 10% tersebut ternyata juga tidak mengganggu kinerja motor pengaduk dan briket jerami tersebut karena pori-pori mikronya menjerap air secara maksimal juga tidak membuat material mengambang yang menutup permukaan dalam reaktor tersebut. 

Bagi pabrik-pabrik biogas di Indonesia khususnya Asia Tenggara pada umumnya khususnya yang menggunakan RATB untuk produksi biogas tentu saja hal tersebut di atas bisa sebagai referensi dan panduan untuk uji coba meningkatkan produksi biogas dengan penambahan briket biomasa. Pada kasus di atas jerami yang digunakan di Denmark menggunakan jerami dari tanaman gandum karena memang melimpah ketersediaannya di sana, sedangkan di Indonesia dan Asia Tenggara jerami dari tanaman padi banyak tersedia. Sifat-sifat jerami gandum dan jerami padi banyak kemiripannya sehingga diprediksi juga akan menghasilkan volume biogas yang hampir sama. Tetapi jika unit biogas tersebut misalnya di pabrik-pabrik sawit maka sumber biomasa seperti mesocarp fiber, tandan kosong dan daun sawit bisa digunakan sebagai bahan baku briket tersebut. Unit biogas yang umum digunakan di pabrik-pabrik sawit di Indonesia dan Asia Tenggara dengan menggunakan bahan baku limbah cair pabrik sawit adalah covered lagoon yang tidak dilengkapi pengaduk. Untuk jenis reaktor seperti ini salah satu upaya meningkatkan produksi biogas adalah dengan dengan membuat kondisi operasinya thermophilic. Panas dari pembangkit listrik biogas bisa dimanfaatkan untuk mencapai suhu tersebut. Apakah briket biomasa bisa meningkatkan produksi biogas pada jenis reaktor covered lagoon? Jawabannya masih butuh penelitian lebih lanjut.

Produksi Arang dari Tunggak Kayu Akasia

Setelah pohon-pohon akasia ditebang untuk produksi kertas, limbah-limbah kayu masih banyak yang tidak termanfaatkan, termasuk diantaranya tunggak kayu pohon tersebut. Batang kayu yang digunakan untuk produksi kertas hanya yang memiliki diameter 8 cm diatas, sedangkan diameter lebih kecil sebagai kayu limbah. Setelah pohon ditebang selanjutnya dilakukan penanaman baru (replanting) dan tunggak-tunggak tersebut ditinggalkan begitu saja. Padahal tunggak-tunggak itu jumlahnya banyak apalagi dengan luasan puluhan hingga ratusan ribu hektar hutan akasia tersebut. Apabila setiap satu hektar dihasilkan 16 ton tunggak kayu akasia, maka dengan luasan 20.000 hektar sudah dihasilkan 320.000 ton tunggak kayu akasia. 

Ada perbedaan penanganan tunggak kayu akasia atau eukaliptus dengan tunggak kayu kebun energi. Pada tunggak kayu akasia atau eukaliptus setelah pohon ditebang maka harus menanam lagi karena target utama mereka adalah produk kayu dengan diameter tertentu, yakni 8 cm ke atas. Apabila dari tunggak kayu tersebut ditumbuhkan lagi trubusan maka untuk mencapai diameter tersebut akan sangat lama sehingga tidak efisien. Hal itulah yang menjadi alasan mereka untuk menanam lagi setelah ditebang. Sedangkan pada kayu kebun energi setelah pohon-pohon tersebut ditebang, tunggak-tunggak yang tersisa dibiarkan tumbuh atau trubus kembali. Target utama dari kebun energi adalah mencapai volume produktivitas kayu tertinggi. Bahkan setelah ditebang tersebut jumlah trubusan atau cabang-cabang yang keluar dari tunggak kayu kebun energi semakin banyak sehingga produktivitasnya juga tinggi. Selain bisa dipanen berulang-ulang tanpa harus replanting setiap kali panen, produktivitas juga tetap tinggi karena jumlah trubusan yang banyak, bahkan bisa empat kali dari panen pertamanya. 

Volume tunggak akasia yang sangat banyak tersebut sangat potensial untuk produksi arang. Perusahaan perkebunan akasia bisa menciptakan lapangan kerja dengan memberdayakan masyarakat sekitar untuk mengambil dan mengumpulkan tunggak akasia tersebut. Tunggak-tunggak akasia tersebut selanjutnya diolah menjadi arang. Dengan teknologi karbonisasi yang sudah teruji dan kapasitas tinggi seluruh tunggak tersebut bisa diolah dan bernilai ekonomi. Dengan volume limbah tunggak akasia yang sangat banyak tersebut maka produksi arang juga bisa berkesinambungan, sama seperti produksi kayu akasia dari hutan akasia tersebut. Menciptakan lapangan kerja dalam jumlah besar dan berkesinambungan adalah suatu upaya positif yang sejalan dengan bioeconomy dan kesejahteraan masyarakat. Arang kayu yang dihasilkan dengan teknologi tersebut juga berkualitas tinggi, bahkan dengan fixed carbon lebih dari 82% melampaui standar yang dibuat Eropa NF EN 1860-2.

Akankah Material Untuk Produksi Kertas Bersaing Dengan Bioenergy?

Produksi kertas dan bioenergy khususnya wood pellet menggunakan bahan baku yang sama yakni kayu. Saat ini hampir sebagian besar wood pellet di Indonesia dan Asia Tenggara masih menggunakan limbah-limbah kayu seperti serbuk gergaji sebagai sumber bahan baku, sedangkan pabrik kertas menggunakan kayu-kayu dari perkebunan mereka sendiri seperti hutan akasia. Dengan kondisi seperti ini saja bahwa bahan baku kedua jenis industri tersebut sudah berbeda jalurnya sehingga tidak terjadi kompetisi. Bahkan industri kertas hanya menggunakan kayu berdiameter besar yakni 8 cm ke atas sehingga kayu dengan berdiameter kecil yakni kurang dari 8 cm bisa untuk produksi bioenergy seperti arang, wood pellet atau wood briquette. 

Kebutuhan kertas sepertinya tidak banyak mengalami peningkatan sehingga produksi kertas cenderung stabil bahkan terjadi penurunan. Hal itu terjadi karena era teknologi informasi sehingga penggunaan kertas tergantikan media elektronik, penggunaan kertas daur ulang dan kondisi pandemi akhir-akhir ini. Hal tersebut tentu saja membuat penggunaan kayu sebagai bahan baku kertas cenderung stabil bahkan berkurang. Berbeda dengan bioenergy khususnya wood pellet, dengan semakin banyaknya biomasa khususnya kayu sebagai energi terbarukan maka kebutuhannya terus meningkat. Tetapi kualitas kayu yang dibutuhkan untuk wood pellet juga dibawah daripada kualitas kayu untuk produksi kertas. Luasnya lahan di Indonesia juga sangat memungkinkan untuk produksi wood pellet dari kebun-kebun energi. Produksi wood pellet Indonesia saat ini juga masih kecil yakni diperkirakan kurang dari 200 ribu ton per tahunnya. 

Produksi wood pellet selalu menggunakan kayu limbah ataupun kayu-kayu seharga kayu limbah. Kayu-kayu dari kebun energi seperti kaliandra dan gliricidia (gamal) adalah kayu-kayu murah seharga kayu limbah tersebut sehingga bisa dipergunakan untuk produksi wood pellet tersebut. Produktivitas kayu yang tinggi menjadi tujuan utama untuk kebun energi tersebut, bahkan kebun energi tersebut mengandalkan trubusan (coppice) untuk memaksimalkan produksi kayu kebun energi. Keuntungan lain dari kebun energi atau kebun biomasa adalah bisa diintegrasikan dengan usaha peternakan, untuk lebih detail bisa dibaca disini. Sedangkan kayu untuk produksi kertas selalu menggunakan kebun atau hutan kayu seperti akasia atau eucalyptus. Hal inilah yang membuat kebutuhan bahan untuk kertas dan bioenergy khususnya wood pellet tidak saling berkompetisi. Sedangkan di negara seperti Kanada yang menggunakan jenis kayu yang sama yakni pinus untuk produksi kertas dan wood pellet, memang ketika lonjakan atau kenaikkan drastis untuk wood pellet maka kompetisi kayu dengan bahan baku untuk kertas menjadi tidak bisa dihindari. Kanada saat ini termasuk produsen utama dunia dengan kapasitas produksi mencapai 3,9 juta ton per tahun. 

Pembriketan Limbah Industri Perkebunan Pisang

Pisang telah menjadi buah yang umum dikonsumsi dan digemari sejak lama. Seiring meningkatnya kebutuhan buah pisang yang semakin besar sejumlah perkebunan pisang dibuat dan tidak sedikit perkebunan pisang tersebut yang berskala besar hingga puluhan ribu hektar. Limbah biomasa dari perkebunan pisang ini juga akan sangat besar, seperti batang pisang, janjang dan daun. Volume limbah yang sangat banyak tersebut seharusnya diolah sehingga selain tidak mencemari lingkungan bahkan menimbulkan berpotensi menimbulkan penyakit pada pohon pisang itu sendiri, pengolahan limbah biomasa tersebut juga bisa memberi keuntungan secara ekonomi. Pembriketan adalah solusi efektif untuk mengatasi limbah tersebut. Produk briket batang pisang, janjang dan pelepah pisang tersebut digunakan untuk bahan bakar atau sumber  energi.

Untuk bisa dibriket limbah biomasa tersebut dikecilkan ukurannya (down sizing / size reduction) hingga sekitar 1 cm. Limbah biomasa dengan ukuran partikel kecil tersebut selanjutnya dioperas (squeeze) airnya dengan screw press. Setelah air bisa dipisahkan dari limbah tersebut hingga kadar air sekitar 10%  selanjutnya bisa dibriketkan. Jika kadar air belum mencapai kadar air tersebut pengeringan dengan alat pengering (dryer) bisa dilakukan. Cairan yang dipisahkan dari limbah tersebut kaya akan kalium/potassium sehingga bisa digunakan kembali sebagai pupuk cair untuk perkebunan pisang tersebut. Pembriketan dengan mechanical press adalah opsi terbaik untuk pilihan teknologi pembriketan. Berbeda dengan pemelletan yang hanya dengan satu teknologi yakni roller press, pembriketan ada 3 variasi teknologi yang bisa digunakan, untuk lebih detail bisa dibaca disini. Pembriketan tersebut juga secara teknis juga lebih mudah dan secara ekonomi juga lebih murah biaya produksinya. 

Batang pisang memiliki banyak kemiripan dengan batang enceng gondok. Enceng gondok merupakan gulma perairan sehingga jumlahnya harus dikurangi atau dihilangkan.Keduanya material biomasa yang tidak berkayu seperti pepohonan. Upaya pemadatan enceng gondok menjadi pellet sudah ada yang melakukan beberapa waktu lalu. Pembriketan enceng gondok tersebut juga sangat memungkinkan, bahkan kaidahnya semua material yang bisa dipellet pasti bisa dibriketkan tetapi tidak sebaliknya artinya semua material yang bisa dibriket belum tentu bisa dipellet. Hal tersebut karena selain teknologi pembriketan yang variatif juga tingkat toleransi terhadap sifat-sifat material juga lebih longgar, seperti ukuran partikel dan kadar air. Ukuran partikel terlalu halus yang tidak bisa dipellet seperti limbah pellet bahkan bisa dibriket demikian juga untuk ukuran partikel lebih besar. Sedangkan kadar air hingga 16% juga masih bisa bekerja dengan baik pada pembriketan tetapi tidak bisa dilakukan pada produksi pellet. Tingkat kepadatan (density) briket juga bisa disesuaikan dan umumnya briket juga lebih padat daripada pellet, bahkan hingga 1,4 ton/m3.