Briket Dan Pellet Untuk Gasifikasi

Keseragaman ukuran partikel adalah hal penting untuk operasional gasifier. Berbeda dengan gasifier tipe updraft (counter-current) yang tidak terlalu sensitif terhadap ukuran partikel bahan bakunya, gasifier tipe downdraft (co-current) memiliki syarat keseragaman ukuran partikel bahan bakunya lebih ketat. Pemelletan dan pembriketan adalah upaya untuk mendapat keseragaman ukuran partikel bahan baku, peningkatan kualitas bahan baku, dan penghematan transportasi. Bahan seperti serbuk gergaji, limbah hutan maupun tandan kosong sawit sangat potensial untuk dipadat menjadi pellet maupun briket.

Gasifier downdraft (co-current) akan menghasilkan gas lebih bersih dari tar sehingga pembersihan gas selanjutnya akan lebih mudah dilakukan, untuk selanjutnya bisa digunakan menjadi bahan bakar pemanas, mesin bensin, mesin diesel (dual fuel), gas engine hingga menghasilkan listrik. Gasifier updraft menghasilkan gas kotor karena terlalu banyak tar sehingga pembersihan gas lebih sulit dan oleh karena itu aplikasinya terutama untuk sumber panas. Sehingga aplikasi gasifier downdraft lebih luas dan lebih banyak digunakan di sejumlah industri.

Produksi briket atau pellet  harus dilakukan sedekat mungkin dengan bahan baku (raw material oriented) untuk alas an teknis dan ekonomis, dan selanjutnya produk wood pellet dan briket tersebut bisa ditransport ke lokasi unit gasifier dalam radius tertentu. Khusus briket, hanya tipe screw (extruder) saja yang sesuai untuk proses gasifikasi. Produk gasifier baik berupa energi panas, energi mekanik, maupun energi listrik sudah bisa langsung dimanfaatkan oleh pengguna sehingga orientasi unit gasifier ini mendekati pengguna atau pasarnya (market oriented). 

Die Dan Roller Pada Pelletiser

Pelletiser adalah jantung pada produksi wood pellet. Kualitas dan kuantitas produk wood pellet terutama ditentukan oleh alat ini. Kualitas alat pelletiser sendiri ditentukan oleh kemampuan memproduksi wood pellet sesuai spesifikasi atau standar internasionalnya. Semakin banyak produk wood pellet yang dihasilkan atau semakin lama umur (masa pakai) pelletiser maka mengindikasikan kualitas pelletiser yang baik. Setelah melalui batas kapasitas atau umur pakai tersebut maka pelletiser harus diganti karena sudah tidak efektif lagi apabila terus digunakan. Sebagai acuan biaya untuk pelletiser ini berkisar Rp 40 – 75,-/kg wood pellet masuk kategori baik.

Pelletiser yang prinsip kerjanya adalah kompresi atau penekanan bahan baku oleh roller ke dalam cetakan (die) sehingga terbentuk wood pellet. Tingginya gesekan atau friksi pada roller & die terhadap bahan baku menyebabkan suhunya panas dan logam tersebut cepat aus.  Semakin besar friksi maka produk wood pellet semakin padat atau keras tetapi material logam pelletiser juga lebih cepat aus.  Kualitas logam sebagai material die dan roller di pelletiser dan desain pelletiser itu sendiri berperan besar terhadap kinerja dan umur pelletiser tersebut.

Saat ini ada dua macam pelletiser yang umum digunakan pada proses produksi wood pellet yakni flat die dan ring die. Flat die rancangannya lebih sederhana, biasa digunakan untuk produksi wood pellet kapasitas kecil yang sejarahnya diadopsi dari mesin pellet pakan ternak. Sedangkan tipe ring die adalah rancangan lebih advanced, dengan teknik pembuatan lebih sulit dari pengembangan lanjut dari tipe flat die dan biasa digunakan produksi wood pellet skala menengah-besar.    

Revitalisasi Pengeringan Padi Dengan Gasifikasi Sekam

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

Fixed Bed Paddy Dryer With Gasifier

Continous Paddy Dryer

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

Composition Of Rice husk Producer Gas

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

Ekonomi Rendah Karbon Solusi Perubahan Iklim dan Lingkungan

Tingginya konsumsi bahan bakar fossil sebagai tumpuan aktivitas ekonomi saat ini telah menimbulkan dampak buruk bagi lingkungan berupa terjadinya masalah perubahan iklim dan lingkungan. Akumulasi konsentrasi karbon dioksida di atmosfer yang telah melampaui ambang batas perlu untuk segera dikurangi menuju batas yang aman. Beberapa hal yang bisa dilakukan antara lain : meningkatkan efisiensi energi berbagai peralatan dan mesin saat ini yang masih menggunakan bahan bakar fossil, menggunakan bahan bakar atau sumber energi terbarukan dan menyerap gas karbondioksida di atmosfer. Bila kita tinjau berdasarkan neraca karbon yang diemisikan maka menggunakan bahan bakar terbarukan atau subtitusi bahan bakar fossil dengan energi terbarukan merupakan carbon neutral, sedangkan penyerapan gas karbon dioksida di atmosfer merupakan carbon negative.

Ekonomi rendah karbon sebagai solusi perubahan iklim dan lingkungan adalah bagaimana sektor ekonomi didorong pada kondisi carbon neutral bahkan carbon negative. Energi biomasa adalah salah satu solusi untuk mewujudkan ekonomi rendah karbon tersebut. Ketersediaan bahan baku biomasa di Indonesia khususnya, sangat berlimpah dan baru sebagian kecil saja yakni kurang dari 5% yang dimanfaatkan sebagai sumber energi. Skenario pemanfaatan yang optimal dari biomasa menjadi bentuk energi yang ramah lingkungan adalah pertanyaan berikutnya ketika telah menjatuhkan pilihan untuk menggunakan sebagai sumber energi.

Teknologi pemadatan biomasa (biomass densification technology) menjadikannya produk pellet dan briket akan membuat biomasa tersebut efisien untuk ditransport dan sebagai sumber energi. Biomasa yang pada awalnya memiliki volume yang besar menjadi mampat dan volumenya mengecil ketika dipadatkan dengan teknologi tersebut. Teknologi ini sebenarnya telah dikenal lama dan juga telah banyak digunakan di berbagai tempat sedangkan kondisi kontemporer tentang perubahan iklim dan lingkungan ini membuatnya semakin menjadi perhatian dan memiliki peluang besar untuk dikembangkan lagi saat ini.  Pellet memiliki dimensi lebih kecil yakni dengan ukuran diameter kurang dari 2,5 cm sedangkan briket memiliki ukuran diameter lebih besar yakni lebih dari 2,5 cm.  Sebagai sumber energi pellet dan briket umumnya digunakan sebagai bahan bakar dari rumah tangga, industri kecil menengah bahkan hingga industri besar dan pembangkit-pembangkit listrik. Untuk meningkatkan kulitas bahan bakar biomasa pellet dan briket, teknologi torrefaksi (torrefaction) mulai digunakan, yakni torrefaksi lalu diikuti densifikasi.  

 

Gasifikasi Sekam Padi Untuk Pedesaan

Produksi padi Indonesia tahun 2008 sebanyak 59,9 juta ton gabah kering giling (GKG), dengan rata-rata prosentase sekam padi 25% /ton padi maka akan didapat 15 juta ton/tahun. Apabila kita menggunakan asumsi sekitar 70% sekam tersebut dapat terkumpul maka 10,5 juta ton/tahun sekam padi atau ekuivalen dengan 2,5 juta KL/tahun BBM atau 3,3 MWh/tahun listrik. Berbagai negara umumnya membuat unit gasifikasi sekam padi skala besar sedangkan untuk skala kecil dan menengah belum banyak dijumpai.  Mayoritas penduduk Indonesia yang tinggal di pedesaan akan membutuhkan unit gasifikasi tersebut terutama untuk skala kecil dan menengah yang ekuivalen dengan 3-30 kW.

Sekam padi dan tongkol jagung lebih cocok untuk sumber energi atau bahan kimia lainnya daripada sumber serat, sehingga pilihan untuk gasifikasi atau sumber energi adalah tepat. Output gasifikasi bisa berupa energi panas,energi mekanik maupun energi listrik. Aplikasi di pedesaan antara lain untuk penggilingan gabah, UKM, ataupun pompa untuk sawah. Sumber energi panas yakni dengan membakar gas output gasifikasi tersebut adalah skema terpendek dan tercepat untuk penerapan gasifikasi. Sedangkan untuk menghasilkan energi mekanik dan energi listrik konfigurasi unit gasifikasi akan lebih rumit mengingat adanya unit tambahan berupa pembersihan dan pendinginan gas. Gasifier type downdraft yang umum digunakan untuk menghasilkan energi mekanik dan listrik karena gas dihasilkan telah relatif bersih dari tar sedangkan untuk menghasilkan sumber panas gasifier type updraft akan lebih cocok karena rancangannya lebih sederhana.

Pemakaian gasifikasi di pedesaan sebagai sumber panas sangat disarankan. Pemakaian gasifikasi umumnya akan menghemat biaya bahan bakar karena harga sekam padi yang umumnya juga dikategorikan sebagai limbah juga sangat murah. Harga BBM yang terus meningkat juga otomatis akan meningkatkan biaya produksi berbagai produk barang maupun jasa. Subtitusi BBM dengan gasifikasi sekam padi akan menghemat biaya produksi secara signifikan dengan perkiraan bisa menghemat 50% atau lebih tergantung harga sekam padi di lokasi yang bersangkutan. Keuntungan dari sisi lingkungan antara lain berupa teratasinya masalah limbah, emisi gas pembakaran lebih bersih dan pemakaian bahan bakar terbarukan (carbon neutral).     

Dengan pembersihan gas yang baik, unit gasifier akan mampu menghasilkan listrik yag stabil. Gas yang bersih tersebut kemudian akan sebagai bahan bakar  IC engine (Internal combustion engine), yang selanjutnya akan menggerakkan genset dan menghasilkan listrik.  Sekam padi yang semula hanya ditumpuk dan dionggokkan dipinggir jalan selanjutnya akan menjadi bahan baku gasifier tersebut dan dikonversi menjadi listrik. Penerangan jalan, menggerakan pompa air maupun mesin penggilingan padi bisa dijalankan dengan listrik yang dihasilkan dari gasifier sekam padi tersebut. Secara umum teknologi  gasifier tersebut dapat diproduksi lokal dengan menggunakan workshop atau bengkel pabrikasi setempat, bisa dibesarkan unitnya sampai kapasitas tertentu sesuai keperluan, serta biaya investasi dan operasional terjangkau oleh penduduk lokal.  Dengan operasi dan perawatan yang baik, unit gasifier dapat berumur lebih dari 5 tahun, serta biaya investasi bisa kembali dengan dalam setahun, dengan operasi 8 jam/hari dan 365 hari dalam setahun.  Skema proses-nya akan terlihat seperti gambar dibawah ini :    

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.  

Debarking Untuk Kualitas Wood Pellet Premium

Spesifikasi Wood Pellet

Apabila hendak memproduksi wood pellet kualitas premium dengan kadar abu kurang dari 1%, maka proses debarking (pengelupasan kulit) harus dilakukan terhadap bahan baku wood pellet. Batang-batang kayu sebagai bahan baku wood pellet dimasukkan ke dalam alat pengupasan kulit (debarker) hingga semua kulit kayu tersebut terkelupas. Kulit kayu mempunyai kandungan lignin tinggi dan juga kadar abunya tinggi. Batang-batang kayu yang telah terkelupas kulitnya tersebut kemudian akan dihancurkan atau dikecilkan ukurannya (size reduction) dengan alat wood chipper atau hammer mill. Kulit kayu selanjutnya juga bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar pengering serbuk kayu itu sendiri ataupun bisa juga dibuat pellet (bark pellet) yang kualitasnya dibawah wood pellet.

Kulit Kayu

Bark Pellet

Batang kayu setelah debarking

Wood pellet yang dihasilkan dengan melalui proses debarking akan berwarna lebih cerah dan mengkilap serta kadar abu rendah. Sedangkan pellet dari dibuat dari kulit kayu akan berwarna lebih gelap, tampak seperti diatas dan kadar abunya tinggi.Kayu umumnya memiliki kandungan kulit kayu sekitar 10 % dan kadar abu lignin bisa mencapai 3 %. Kayu trubusan seperti poplar dan willow memiliki kadar abu lebih dari 1 % sehingga tetap tidak bisa untuk dibuat wood pellet kualitas premium meskipun kulit kayunya dikupas.