Gasifikasi Biomasa Untuk Bahan Bakar Mesin Pada Industri Penggergajian Kayu

Gasifikasi biomasa adalah teknologi yang sudah dikenal lama di dunia dan tetapi belum banyak diaplikasikan di Indonesia. Penggunaan biomasa sebagai bahan bakar terbarukan atau carbon neutral fuel dan termasuk biofuel generasi kedua membuat teknologi ini mempunyai perspektif baru di era kekhawatiran terhadap pemanasan global.Padahal potensi biomasa di Indonesia sangat berlimpah dan potensial untuk mengaplikasikan teknologi ini. Di sisi lain kebutuhan energi diberbagai bidang terus meningkat. Ada beberapa teknologi gasifikasi yang bisa digunakan antara lain downdraft, updraft, fluidised bed dan entrained flow. Untuk mendapatkan kualitas gas yang lebih murni atau sedikit pengotor ter-nya teknologi gasifikasi downdraft-lah yang paling cocok. Bahan baku berupa limbah-limbah kayu dengan ukuran dan kadar air tertentu bisa digunakan sebagai umpan di gasifier tersebut. Perbandingan kualitas gas antara berbagai teknologi gasifikasi tersebut terlihat seperti pada tabel dibawah ini:

 

Tingkat toleransi tiap-tiap mesin juga berbeda-beda. Sehingga tingkat kemurnian gas terhadap pengotor harus diusahakan untuk mencapai grade yang tinggi atau masih dibawah tingkat toleransinya. 

Gasifier untuk menghasilkan tenaga mesin atau listrik ini dikelompokkan sebagai power gasifier. Karena penggunaan gas yang dihasilkan sebagai bahan bakar mesin sehingga grade gasnya harus lebih baik daripada yang langsung dibakar. Diagram proses untuk power gasifier seperti pada skema dibawah ini :

Ditinjau dari komposisi gas yang dihasilkan tiap-tiap gasifier tersebut juga berbeda-beda. Secara umum nilai kalor gas yang dihasilkan cukup kecil yakni bervariasi antara 4.0 dan 6.0 MJ/Nm3 atau sekitar 10 hingga 15% dari nilai kalor gas alam. Bahan baku dan tipe gasifier yang berbeda akan mempengaruhi komposisi gas yang dihasilkan.  Berdasarkan kondisi tersebut sehingga perlu modifikasi mesin yang menggunakan bahan bakar gas dari gasifier ini seperti memperbesar orifice, waktu pengapian dan sebagainya. Tabel dibawah ini

Industri penggergajian kayu di Indonesia akan menghasilkan limbah biomasa sangat banyak. Potensi ini bisa dimanfaatkan untuk pemanfaatan gasifier tersebut. Gasifier tersebut akan menghasilkan gas yang bisa langsung digunakan sebagai bahan bakar mesin bahkan hingga menghasilkan listrik. Dengan inovasi tersebut akan mengurangi pemakaian bahan bakar fossil secara signifikan. Otomatis keuntungan ekonomi lebih besar juga diperoleh dengan mengaplikasikan teknologi ini, setelah diperhitungkan biaya-biaya antara lain investasi alat, operasional,  penyusutan dan output yang didapat.

Photo taken from here

Untuk mendapatkan kualitas gas yang lebih bersih dari pengotor, sejumlah tempat menggunakan arang sebagai umpan gasififier. Arang bisa didapat dari pembuat arang tradisional ataupun dari produsen arang dengan teknologi modern. Arang sebagai residue dari gasifikasi limbah kayu juga bisa di gunakan sebagai umpan gasifikasi arang. Gasifikasi arang juga telah banyak dilakukan. Teknologi ini akan semakin kompetitif ketika bahan bakar fossil mahal akibat cadangannya semakin menipis dan issue lingkungan terkait pemanasan global.  

Densifikasi Biomasa Menjadi Pellet dan Briket

Biomasa pada umumnya memiliki volume yang besar sehingga tidak efisien dalam pengangkutan dan penanganannya. Sehingga untuk mengatasi masalah tersebut volume biomasa perlu dikecilkan dengan dimampatkan dengan alat press. Pengaplikasian tekanan apalagi dengan suhu tinggi membuat biomasa tersebut akan mampat dan merekat kuat. Pemampatan tersebut akan membuat bahan bakar padat yang memiliki densitas lebih tinggi dan energi tiap volumenya sama. Pada umumnya dengan cara ini tidak dibutuhkan lagi tambahan perekat dari luar, karena senyawa lignin dalam biomasa tersebut yang akan berperan sebagai perekat.

Pellet saat ini diproduksi hingga skala besar dan penggunanya besar sedangkan briket umumnya diproduksi pada skala lebih kecil dan penggunanya tidak sebanyak pellet. Baik pellet maupun briket dibuat dari kayu keras dan kayu lunak. Secara sepintas kita bisa membedakan pellet dan briket berdasarkan dimensinya. Pellet berukuran lebih kecil dengan diameter sekitar 10 mm sedangkan briket berukuran lebih besar dengan ukuran sekitar 50 hingga 100 mm dengan panjang biasanya 60 hingga 150 mm dan bahkan lebih besar. Bahan bakar biomasa semakin mendapat perhatian dan diminati karena ramah lingkungan (kandungan sulfurnya hampir nol) dan termasuk energi terbarukan. Aplikasi pellet dan briket biomasa ini untuk bahan bakar rumah tangga hingga industri. 

Kandungan energi adalah suatu poin kristis bagi sejumlah pemakai. Sebagai contoh tingginya nilai kalor bisa membuat suhu pembakaran yang lebih tinggi dan berpotensi merusak tungku (furnace). Pellet dan briket yang digunakan ekport perlu disampling dan di test untuk meyakinkan terhadap standard yang berlaku.  Briket kayu atau Synthetic Logs atau Uncarbonized Briquette berbeda dengan briket arang, karena bahan baku briket kayu ini adalah biomasa (biasanya serbuk gergaji) yang tidak diarangkan/karbonisasi atau secara fisik menyerupai pellet kayu hanya ukurannya lebih besar.

Sebagai bahan bakar yang karbon netral karena berasal dari biomasa, pellet dan briket adalah bahan bakar alternative untuk pemanas-pemanas batubara dan boiler yang bisa digunakan untuk berbagai  sistem pembakaran modern. Sebagai bahan bakar baik briket maupun pellet sebanding dengan batubara dalam hal kandungan energi, dan menawarkan berbagai pengurangan emisi gas NOx dan Sox dan juga kadar abu yang rendah. Di sejumlah negara di Eropa dan Amerika bahan bakar pellet dan briket ini semakin popular akhir-akhir ini karena dorongan untuk menngunakan yang ramah lingkungan dan terbarukan.

Bahan Bakar Karbon Netral Dengan Briket Arang

Alat Briket Arang Skala Laboratorium

Arang yang dihasilkan dari proses pirolisis selanjutnya bisa digunakan sebagai bahan bakar. Pembriketan akan membuat bahan bakar menjadi lebih padat sehingga lebih murah untuk pengangkutan dan lebih mudah dalam penanganannya. Briket arang dapat dibakar dan bertahan lebih lama dan lebih konsisten daripada bongkahan arang.  Bahan bakar dari arang biomasa ini termasuk bahan bakar yang karbon netral sehingga tidak berkontribusi pada pemanasan global karena karbon dari arang tersebut berasal tumbuhan dimana tumbuhan mengambilnya sumber karbon dari atmosfer sewaktu proses fotosintesa. Perhitungan neraca karbon tersebut (ditinjau dari asal dan pemanfaatannya) akan netral karena tidak ada penambahan unsur karbon ke atmosfer.  Dibawah ini beberapa photo-photo briket arang :

Kualitas arang yang dihasilkan dari proses pirolisis tentu juga akan mempengaruhi kualitas bahan bakar briket arang yang dihasilkan. Selain alat mekanik untuk memadatkan, perekat juga digunakan untuk pembuatan briket arang tersebut.  Arang berupa bongkah-bongkahan akan dikecilkan ukurannya sampai ukuran partikel tertentu, alat seperti disk mill banyak digunakan pada skala laboratorium. Berbagai variable bisa dieksplorasi untuk menghasilkan kualitas briket yang baik seperti tekanan, jumlah dan jenis perekat, kualitas dan ukuran partikel arang dan sebagainya. Arang briket ini banyak digunakan untuk barbeque antara lain di Amerika Serikat, negara-negara Eropa Barat dan Rusia (Moscow).

Berbagai Keuntungan Proses Pirolisis Biomasa

Pirolisis adalah salah satu rute thermal untuk pengolahan limbah biomassa. Ada beberapa motivasi yang mendorong orang melakukan pengolahan limbah biomasa dengan cara ini, seperti pada skema disamping.

Bahan baku biomasa yang bisa diproses dengan pirolisis ini sangat beragam, mulai limbah-limbah pertanian, perkebunan, kehutanan maupun peternakan. Dengan proses ini biasanya akan dihasilkan hasil utama berupa arang. Kondisi operasi proses pirolisis bisa diatur sesuai keinginan tergantung kualitas produk yang dihasilkan. Semakin tinggi suhu pirolisis akan dihasilkan arang dengan kadar karbon semakin tinggi dan kandungan volatil semakin rendah. Dibawah ini skema alat pirolisis yang bisa digunakan untuk penelitian di laboratorium.

Teknologi pirolisis ini sebenarnya telah dikembangkan sejak lama dan akhir-akhir ini kembali mendapat perhatian sebagai generasi kedua biofuel, karena dipicu masalah lingkungan berupa pemanasan global. Bila Anda berminat untuk membuat dan memesan alat tersebut, silahkan hubungi kami.

Pemanfaatan Potensi Limbah Biomasa

Indonesia adalah negara tropis yang kaya akan potensi biomasa baik dari kuantitas maupun keanekaragamannya.  Menurut ESDM potensi limbah biomasa Indonesia bila dikonversi menjadi energi listrik sebesar 49.810 MW    dan yang sudah dimanfaatkan sebesar  1.618,40 MW  atau baru 3,25%-nya. Padahal biomasa tersebut bisa dimanfaatkan untuk berbagai keperluan antara lain untuk energi, memperbaiki kesuburan tanah, menyerap karbon dioksida dari atmosfer hingga produksi berbagai bahan kimia. Secara skema tingkat kesiapan teknologi dan nilai keekonomian dari pemanfaatan limbah biomassa tersebut seperti pada skema dibawah ini:

Tentu berbagai penelitian dan menumbuhkembangkan industri terkait akan terus dilakukan dan digalakkan untuk pengolahan limbah biomassa tersebut sehingga memberikan kemanfaatan yang besar terutama di bidang ekonomi, teknologi dan lingkungan.

Berbagai rute/skema pemanfaatan biomasa