PROSES dAN TEKNOLOGI KONVERSI BIOMASSA
4. PROSES dAN TEKNOLOGI KONVERSI BIOMASSA
4.1 Proses Konversi Biomassa Proses konversi biomassa menjadi energi melalui dua lintasan yaitu (1) dekomposisi kimia, dan (2)
penghancuran/penguraian secara biologi. Sedangkan teknologi untuk pendayagunaan biomassa dibagi menjadi empat kelompok dasar yaitu (1) proses pembakaran langsung, (2) proses termokimia, (3) proses biokimia, dan (4) proses agrokimia (Demirbas, 2001 and 2004).
a. Proses Pembakaran Langsung (direct Combustion) Proses pembakaran langsung ini terjadidengan melibatkan pembakaran biomassa dengan udara
berlebih untuk menghasilkan gas buang yang panas. Gaspanas ini digunakan untuk menghasilkan uap dalam boiler. Sebagian besar (97%) pembangkit biopower di dunia menggunakan sistem pembakaran langsung (Demirbas, 2004). Mereka membakar bahan baku bioenergi secara langsung untuk menghasilkan uap dan menjalankan turbin kemudian menghasilkan listrik dengan generator. Uap dari pembangkit listrik juga digunakan untuk proses di pabrik atau untuk pemanas ruangan.
Proses pembakaran biomassa secara langsung dapat melalui dua cara yaitu: Bahan baku biomassa langsung dimasukkan ke dalam tungku pembakaran atau tungku boiler, atau biomassa dicampur dengan batubara dan proses ini juga disebut Coiring. Hasil akhir dari proses ini adalah panas dan abu.
b. Proses Konversi Termokimia Proses konversi biomassa dengan termokimia dibagi menjadi lima bagian yaitu; pirolisis,
gasiikasi, hidrogenasi, pencairan (pencairan dengan tekanan tinggi atau rendah, dan ekstrasi lui pada kondisi superkritis.
BIOENERGI NUSANTARA www.bioenerginusantara.com
b.1 Pirolisa Biomassa (Biomass Pyrolysis) Pirolisa biomassa merupakan pembakaran pada ruang tertutup dan tidak bersinggungan
langsung dengan udara bebas. Temperatur pemanasan pada proses ini berkisar 500oC dan akan mengubah biomassa menjadi tiga bagian yaitu gas, biochar, dan crude oil (bio-oil). Ada tiga macam pirolisa, yaitu pirolisa konvensional ataupirolisa lambat (slow phyrolisis), pirolisa cepat (fast pyrolisis), serta Pirolisa kilat (lash phrylosis) yang sangat tergantung pada waktu dan temperatur yang bersentuhan langsung dengan ukuran biomassa pada proses konversi. Pada tabel berikut ini disajikan perbedaan indokator untuk tiga kelompok pirolisa pada biomassa.
Tabel 5. Perbedaan Indikator dari Tiga Tipe Pirolisa
INdIKATOR Pirolisa
Pirolisa Kilat Temperatur Pirolisa (Pyrolysis temperature-K)
Konvensional
Pirolisa Cepat
1050 - 1300 Laju Pemanasan (Heating rate-K/s)
550 - 950
850 - 1250
>1000 Ukuran partikel (Particle size-mm)
0.1-1
10-200
<0.2 Waktu tinggal (Solid residence time-s)
Sumber: Dermibas (2004).
b.2 Gasiikasi Biomassa (Biomass Gasiication) Gasiikasi biomassa adalah proses pengubahan bentuk biomassa menjadi gas pada suhu dan tekanan
udara tertentu. Proses gasiikasi juga merupakan bentuk dari pirolisa namun konsentrasi produknya adalah lebih banyak gas daripada biochar ataupun bio-oil atau tar. Pada proses gasiikasi ini, juga muncul panas yang dapat dikombinasikan dengan steam gas turbin yang memanfaatkan buangan panas untuk menjalankan turbin.
Kombinasi gas dan panas tersebut dimanfaatkan lagi menjalankan gas turbin dan steam turbin untuk menghasilkan listrik. Dengan demikian, eisiensi konversi energi pada kombinasi sistem ini mampu mencapai lebih dari 50%.
BIOENERGI NUSANTARA www.bioenerginusantara.com
b.3 hidrogenasi Biomassa (Biomass hydrogenation) Hidrogenasi biomassa merupakan proses konversi biomassa untuk menghasilkan hidrogen.
b.4 Likuifaksi Biomassa dan Likuifaksi Katalitik (Biomass liquefaction (Low and high Pressure Liquefactions) and Catalytic Liquefaction)
Proses pengubahan atau konversi biomassa menjadi bahan bakar cair dengan melibatkan katalis, kondisi ini dimungkinkan pada suhu rendah tapi dengan tekanan tinggi.
b.5 Ekstraksi Aliran Superkritis and Ekstraksi Aliran Superkritis Katalitik (Supercritical Fluid Extraction and Catalytic Supercritical Fluid Extraction)
Proses ini hampir sama dengan likuifaksi biomassa namun fokus kinerja konversi energi biomassa tersebut sangat mengandalkan karakteristik katalisnya yaitu suhu kritis atau pada tekanan kritisnya.
c. Proses Konversi Biokimia Biomassa yang mengalami proses konversi biokimia, umumnya membutuhkan waktu yang relatif lama
karena menunggu kemampuan bakteri pengurai berfungsi dengan baik untuk mengubah biomassa menjadi komponen gas dan limbah padat. Produk bioenergi dari proses ini adalah biogas.
d. Proses Konversi Agrokimia Proses ini terjadi dengan lebih mengandalkan pada produk yang dihasilkan dari kegiatan pertanian,
terutama pada proses pengolahan hasil-hasil pertanian seperti ekstraksi tanaman jarak menjadi minyak jarak atau pengolahan tandan buah segar (TBS) menjadi CPO. Kedua produk tersebut langsung digunakan sebagai biodiesel dan tidak memerlukan proses kimia lanjutan.
BIOENERGI NUSANTARA www.bioenerginusantara.com
4.2 Perkembangan Teknologi Konversi Biomassa Berdasarkan kajian Demirbas (2004), perkembangan teknologi konversi biomassa menjadi berbagai
bentuk energi dapat dicatat sebagai berikut:
1. Pembangkit listrik berbasis biomassa dengan cara pembakaran langsung;
2. Pembakaran campuran biomassa dengan batubara (Co-iring with coal);
3. Konversi biologi biomassa dan limbah;
4. Pemadatan biomassa (Biomass densiication (briquetting);
5. Pemenuhan kebutuhan domestik masak-kompor dan peralatan pemanas;
6. Konservasi energi di rumah tangga dan industri;
7. Energi surya fotovoltaik dan biomassa berbasis listrik perdesaan;
8. Konversi biomassa untuk minyak pirolitik atau bio-ahan bakar untuk kendaraan;
9. Konversi biomassa menjadi metanol dan etanol untuk mesin pembakaran internal;
10. Ekstraksi biomassa untuk mendapatkan bahan diekstrak;
11. Pengolahan air limbah menggunakan biomassa;
12. Biomassa hidrolisis dan fermentasi dari produk hidrolisis;
13. Ekstraksi bahan bakar agrokimia;
14. Bio-fotolisis;
15. Konversi minyak nabati untuk bio-diesel;
16. Digester anaerobik untuk limbah lumpur dan limbah hewan;
17. Pembakaran biomassa terkendali untuk boiler;
18. Teknologi termo-konversi biomassa. Bagi penulis, empat peneliti internasional ini yaitu Ayhan Demirbas, A. V. Bridgwater, D.O. Hall, dan
Peter Mc Kendry, banyak memberikan landasan pemahaman tentang pendayagunaan biomassa sebagai energi terbarukan melalui publikasi ilmiahnya.
Demirbas berasal dari Turkey dan bekerja di Sila Science and Energy, University Mah, Mekan Sok No. 24 Trabzon, Turkey. A.V.Bridgwater dari Bio-Energy Research Group, Aston University, Birmingham B4 7ET, UK. D.O Hall, dari Division Life Sciences. King’s College London, London W8 7AH. UK. Peter Mc Kendry dariApplied Environmental Research Centre Ltd, Tey Grove, Elm Lane, Feering,
Colchester CO5 9ES, UK
BIOENERGI NUSANTARA www.bioenerginusantara.com
4.3 Strategi Pemilihan Teknologi Konversi Biomassa
12 Kriteria Penentu Berdasarkan pengalaman tim penulis dalam memilih teknologi yang tepat dan terjangkau untuk
diterapkan di Indonesia. Ada 12 kriteria yang diterapkan dengan mengkaji sembilan jenis teknologi konversi biomassa menjadi energi terbarukan. Negara penghasil teknologi tersebut umumnya berasal dari Eropa seperti Kanada, Inggris, Perancis, Denmark, dan yang terbanyak adalah Jerman. Tabel berikut ini merupakan contoh dari penerapan kriteria tersebut dalam memilih teknologi konversi biomassa.
Tabel 6. dua Belas (12) Kriteria untuk Mendukung Pilihan Teknologi Konversi
NO KRITERIA PENJELASAN
1 Negara Produsen Umumnya adalah Jerman, Belanda, Perancis, Kanada, Polandia, Swiss, dan Inggris.
2 Tipe Produk Teknologi: Tipe tipe reaktor sepert contoh ini harus anda
a. Steel Kiln perhatikan dengan baik untuk mengidentiikasi dan
b. Kiln Industri
mempertimbangkan pilihan.
c. Rotating Reactor
d. Fast Pyrolysis Reactor Dari tipe reaktor sudah dapat ditentukan kapasitas
e. Nama Produk dan kemampuan konversi biomassa menjadi bentuk energi lain.
Pada proses termokimia ini, biomassa akan diubah
3 Tipe Proses Termokimia menjadi bentuk energi lainnya. Indikator didalam proses ini: kisaran suhu (oC) dan tekanan (bar)
4 Kelayakan Bahan Baku: Identiikasi jenis biomassa yang dapat digunakan dan
a. Jenis Biomassa disesuaikan dengan ketersediaan di wilayah usaha anda.
b. Pra Perlakuan Biomassa Pra perlakuan ini sangat ditentukan dengan tipe mesin/ teknologi yang akan digunakan, serta target produk yang hendak dicapai.
c. Kuantitas Input/hari (ton) Hitung jumlah input dan output dengan seksama untuk mendapatkan teknologi yan eisien dan menguntungkan usaha.
BIOENERGI NUSANTARA www.bioenerginusantara.com
5 a. Produk Utama Ada tiga produk utama yang harus diperhatikan yaitu bichar/biocoal, gas, dan biooil.
b. Produk Tambahannya Jika salah satu produk terpilih maka dua produk lainnya (Volarisation Co-product)
disebut produk tambahan, panas yang timbul dari proses konversi juga merupakan produk tambahan.
6 Produk Produk: Semakin banyak produk dengan ciri seragam, maka
a. Kuantitas Produk/hari (kg)
teknologi tersebut semakin baik.
b. Kualitas Produk Dalam bioenergi, kualitas produk dinnyatakan dalam satuan MJ/kg atau kcal/kg, dan semakin tingginya maka semakin baik kualitas produk dari teknologi pengolah tersebut.
7 Modus Pemanasan Modus pemanasan yang terjadi umumnya berasal dari proses kimia atau pada saat pembakaran. Kondisi ini perlu diidentiikasi dengan baik supaya mamapu menempatkan alat tambahan sebagai penangkap panasnya jika ingin dimanfaatkan sebagai sumber energi lagi.
8 Produk Panas Produk panas harus diidentiikasi secara kuantitatif dan (Heat Recovery System)
kualitatif untuk memastikan tambahan teknologi pemanfaatan panasnya. Teknologi Pengolah panas
9 Modus Operasional Mudah karena dioperasionalkan oleh tenaga kerja terampil atau sulit karena sudah otomatis sehingga perlu operator berkeahlian tertentu? Jawaban ini perlu dipertegas.
10 Skala Operasional Produksi Apakah masih skala model, pra komersial, atau sudah komersial dan berskala industri? Posisi ini penting jika ingin dilibatkan sebagai bagian investasi industri.
11 Kemudahan mendapatkan Kriteria ini penting untuk dipenuhi oleh sistem dan listrik sesuai kebutuhan (MWe)
teknologi yang akan dipilih karena sudah menjadi kebutuhan Indonesia.
12 Fleksibilitas:
a. Kemudahan Pindah Indikator ini sebagai penentu jika teknologi ini akan
b. Praktis dipasang pada daerah pedalaman atau daerah yang
c. Kontinu (Berlanjut)
minim infrastruktur transportasinya. Hindari sistem pengolahan biomassa yang tidak berlanjut atau hanya per paket. Pilih yang pakai sistem kontinu (berlanjut) untuk memudahkan.
BIOENERGI NUSANTARA www.bioenerginusantara.com
BIOENERGI NUSANTARA www.bioenerginusantara.com
BIOENERGI NUSANTARA www.bioenerginusantara.com
BIOENERGI NUSANTARA www.bioenerginusantara.com