Energi dan Ketimpangan Pembangunan
Oct 10, 2013
Memperkuat Ketahanan Ekonomi Nasional Melalui Percepatan Peralihan Energi Minyak Bumi ke Gas dan Energi Terbarukan
Oct 18, 2013

Memperbaiki Kualitas Bahan Bakar Biomassa dengan Proses Torrefaksi

Biomassfuel

Sumber ilustrasi: http://www.energydigital.com/renewable_energy/Biomassfuel.jpg

Biomassa adalah salah satu jenis bahan bakar padat selain batubara yang potensinya sangat melimpah di bumi Indonesia dan dapat diklasifikasikan menjadi dua golongan yaitu biomassa kayu dan bukan kayu. Biomassa terdiri atas beberapa komponen yaitu kadar air, zat terbang/mudah menguap (volatile matter), karbon terikat (fixed carbon), dan abu.

Proses pengeringan akan menghilangkan kadar air, devolatilisasi yang merupakan tahapan pirolisis akan melepaskan volatile, pembakaran arang melepaskan karbon terikat dan sisa pembakaran menghasilkan abu. Parameter penting lainnya dalam biomassa adalah kandungan nilai kalornya. Besarnya nilai kalor sangat tergantung dari komposisi zat-zat di atas. Semakin tinggi kandungan karbon terikat maka nilai kalornya semakin tinggi. Nilai kalor beberapa jenis biomassa ditunjukkan pada tabel berikut ini. 

Tabel 1. Nilai kalor beberapa jenis biomassa

tabel 1

Usaha untuk meningkatkan nilai kalor biomassa agar bisa setara dengan batubara adalah dengan proses karbonisasi temperatur rendah atau disebut dengan proses torrefaksi. Karbonisasi atau pengarangan sudah dikenal cukup luas untuk proses pembuatan arang. Jadi torrefaksi adalah suatu proses termokimia pada suhu 200-300oC tanpa adanya oksigen, pada tekanan atmosfer, dan laju pemanasan partikel yang rendah (<50 oC/min). Dengan metode ini akan memperbaiki sifat-sifat bahan bakar seperti peningkatan nilai kalor, menurunkan kadar air, grindability, dan memperbaiki sifat higroskopik.

Beberapa parameter mempengaruhi proses torrefaksi diantaranya yaitu temperatur, waktu, dan tipe biomassa. Selama proses torrefaksi, kadar air akan terlepas dan terjadi proses devolatilisasi terbatas. Dengan proses ini massa akan berubah menjadi 70% massa awal, kandungan energinya menjadi 90%, dan kadar air1-2%. Sehingga secara keseluruhan akan meningkatkan nilai kalor per unit massa.

Prinsip torrefaksi pertama kali dilaporkan tahun 1930an pada biomassa kayu untuk dijadikan bahan bakar gasifikasi. Beberapa tahun terakhir torrefaksi mendapat perhatian kembali, tetapi saat ini merupakan teknologi pretreatment untuk upgrading biomassa pada rantai produksi energi.

gambar torrefikasi

Gambar 1. Kesetimbangan massa dan energi proses torrefaksi

(M : massa, E: energi)

Pada pembriketan biomassa umumnya terdiri dari pengeringan dan pengecilan ukuran partikel. Torrefaksi umumnya terdiri dari pra-pengeringan, torrefaksi, dan pendinginan. Dari kesamaan proses keduanya, maka kombinasi pembriketan dan torrefaksi menjadi alternatif yang cukup menjanjikan. Diagram proses keduanya dapat dilihat pada gambar 2 di bawah ini.

gambar torrefikasi 2

Gambar 2. Struktur proses pembriketan dan torrefaksi

Hasil penelitian Bergman (2005) menunjukkan bahwa torrefaksi dapat menurunkan grindability yang ditunjukkan dengan penurunan konsumsi daya 70% sampai 90% selama proses penghancuran biomassa. Pada torrefaksi biomassa kayu diperoleh kandungan moisture hanya 3% dari sebelumnya 35%. Kombinasi pembriketan dan torrefaksi (TOP pellets) menghasilkan kandungan kadar air hanya 1%. Nilai kalor (LHV) meningkat dari 10,5 MJ/kg menjadi 21,6 MJ/kg.

Hasil yang sama diperoleh Prins dkk (2006) untuk tanaman willow dengan nilai kalor 20,7 MJ/kg (270oC, 15 menit) dan 17,7 MJ/kg dengan tanpa perlakuan. TOP pellets mempunyai kekuatan mekanis 1,5 sampai 2 kali dari briket biasa. TOP pellets memiliki bulk density 750 – 850 kg/m3 dan densitas volumetrik 14 – 18,5 GJ/m3. Bridgeman telah meneliti karakteristik pembakaran biomassa tanpa dan dengan torrefaksi dengan differential thermal analysis (DTA). Hasilnya menunjukkan bahwa pembakaran volatile dan arang menjadi lebih eksotermik dibanding dengan tanpa torrefaksi. Pengujian pembakaran pada willow hasil torrefaksi menunjukkan penyalaan yang lebih cepat, walaupun pada pembakaran arang lebih lambat.

Biomassa mempunyai rasio O/C tinggi berdasarkan diagram van krevelen, dibandingkan dengan batubara. Bahan bakar dengan rasio O/C tinggi mempunyai chemical exergy yang relatif tinggi sehingga akan menurunkan efisiensi gasifikasi, karena dengan rasio O/C tinggi terjadi oksidasi berlebih. Dengan proses torrefaksi akan menurunkan rasio O/C (Prins, 2005). Arias dkk (2007) meneliti pengaruh torrefaksi terhadap grindability dan reaktivitas biomassa (eucalyptus). Hasilnya menunjukkan bahwa torrefaksi dapat memperbaiki karakteristik grindability.

Mochamad Syamsiro

Pengajar di Jurusan Teknik Mesin, Universitas Janabadra, Yogyakarta

 

Refferensi:

Arias, B., Pevida, C., Fermoso, J., Plaza, M.G., Rubiera, F., Pis, J.J., 2007, Influence of Torrefaction on The Grindability and Reactivity of Woody Biomass, Fuel Processing Technology, doi:10.1016/j.fuproc. 2007.09.002.

Bergman, P.C.A, 2005, Combined Torrefaction and Pelletisation : The TOP process, Energy Research Centre of the Netherland (ECN), www. ecn.nl/biomass.

Borman, G.L., dan Ragland, K.W., 1998, Combustion Engineering, McGraw-Hill Book Co., Singapore.

Prins, M.J., Ptasinski, K.J., Janssen, F.J.J.G., 2006, Torrefaction of Wood : Part 1. Weight Loss Kinetics, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 77 pp. 28-34.

Prins, M.J., Ptasinski, K.J., Janssen, F.J.J.G., 2006, Torrefaction of Wood : Part 2. Analysis of Products, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 77 pp. 35-40.

Prins, M.J., 2005, Thermodynamic Analysis of Biomass Gasification and Torrefaction. The Netherlands: Technische Universiteit Eindhoven: Eindhoven.

Beranda Inovasi
Beranda Inovasi

BERANDA INOVASI adalah portal online yang menyajikan informasi di bidang teknologi inovasi, artikel ilmiah populer, dan isu-isu seputar pangan, energi, serta lingkungan.

2 Comments

  1. I,M. Gandidi says:

    Postingan yang bagus yg dapat diaplikasikan utk mereduksi sampah padat perkotaan. Teruskan berkarya untuk bangsa….

  2. Syamsiro says:

    Terima kasih Pak Indra Gandidi….

Leave a Reply