Kiat Produksi Wood Pellet

Oleh: Eko SB Setyawan [1] Faiz Yajri [2] *

Pada umumnya biomasa di negara berkembang belum dimanfaatkan secara optimal. Potensi biomasa Indonesia menurut ESDM ketika dikonversi listrik akan menjadi 49.810 MW dan yang dimanfaatkan baru 1618,40 MW atau kurang dari 4%. Salah satu sebabnya adalah mahalnya biaya investasi untuk penyediaan unit-unit pemanfaatan thermal biomasa tersebut seperti boiler untuk industri hingga pembangkit listrik dengan energi biomasa. Dilain sisi biomasa pada umumnya memiliki masalah berupa keberagamannya, kandungan energi rendah dan tingginya kadar air. Masalah tersebut bisa diatasi dengan teknologi pemadatan biomasa (biomass densification) menjadi pellet dan briket dengan kualitas yang konsisten yakni standar dan stabil. Kriteria itu meliputi kandungan energinya tinggi, kadar air rendah serta ukuran dan bentuk yang homogen.

IMG_3782

Limbah biomassa sumber bahan baku wood pellet

Hampir semua jenis biomasa dapat digunakan sebagai bahan baku untuk produksi pellet. Tetapi wood pellet dengan bahan baku biomasa kayu memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan biomasa limbah agroindustri, untuk lebih detail ada di sini, (Link : http://greenmadura.or.id/2014/01/wood-pellet-vs-biomass-pellet-siapa-lebih-unggul/) dan artikel ini khusus untuk wood pellet.

Biomasa berkayu memiliki 3 komponen dasar dan sejumlah bahan yang sangat sedikit. Tiga komponen utama tersebut adalah struktur polimer organik alami, yakni : selulose, hemiselulose dan lignin. Komponen paling penting untuk proses pemelletan adalah lignin, karena lignin sebagai perekat alami yang membuat partikel berkayu dalam pellet lebih kuat.
Bahan baku kayu bisa dibedakan menjadi 2 kelompok besar, yakni : softwood & hardwood. Faktor pembedanya antara lain nilai kalor, kadar abu dan kandungan lignin. Hasil terbaik untuk produksi pellet didapat dari bahan baku batang kayu. Pellet tersebut adalah pellet kualitas premium (kadar abu terendah, mechanical durability tertinggi dan sebagainya)dan masuk standar “A1 Class Pellet”. Produksi pellet tersebut bisa dicapai jika menggunakan bahan baku serbuk gergaji.

Secara umum, pada semua pabrik wood pellet terdiri dari tahapan proses seperti berikut :

  • Persiapan bahan baku
  • Pemelletan
  • Treatment pasca pemelletan
  •  

    1. Persiapan Bahan Baku

      Persiapan bahan baku tergantung dari karakteristik dimensi. Semakin besar dimensi bahan baku maka akan semakin besar investasi dan biaya operasional untuk tahap persiapan bahan baku ini. Jika serbuk gergaji digunakan sebagai bahan baku, persiapan bahan baku berupa pengecilan ukuran (size reduction) menjadi seukuran serbuk gergaji tidak perlu dilakukan. Hal inilah mengapa serbuk gergaji menjadi pilihan favorit untuk produksi wood pellet.

      IMG_3778

      Untuk mendapatkan suplai jumlah besar dan kontinyu serbuk gergaji dari limbah-limbah gergajian tidak bisa diandalkan.Untuk itulah sebagian produser pellet menggunakan batang kayu sebagai bahan bakunya. Kondisi ini kurang disukai karena nilai investasi dan biaya operasionalnya. Kondisinya akan semakin kompleks jika produsen akan memproduksi “A1 Class Pellet”. Hal ini karena perlu pengelupasan kulit (debarking) ditambahkan diproses tersebut. Kulit kayu (bark) tersebut selanjutnya bisa digunakan untuk bahan baku di tungku dengan gas dari pembakarannya digunakan untuk media pemanas diproses pengeringan. Tetapi apabila kulit kayu (bark) akan digunakan sebagai bahan baku pellet maka akan dihasilkan pellet dengan kadar abu tinggi.

      Kayu kaliandra dari jenis tanaman trubusan atau SRC (short rotation copicces) memiliki kadar abu sekitar 2% dan masuk dalam “A2 Class Pellet”. Kayu kaliandra dengan menggunakan batang kayunya sebagai bahan bakunya perlu dikecilkan ukurannya dan dikeringkan sebelum pemelletan. Secara dimensi kayu kalliandra berdiameter kurang dari 10 cm sehingga investasi dan biaya operasional pada persiapan bahan baku tidak terlalu besar.

      Chipping – Coarse Grinding

      Jika biomasa berkayu sebagai bahan baku yang digunakan beranekaragam ukurannya maka alat pertama yang digunakan dalam process line wood pellet adalah chipper. Chipper digunakan untuk tahap awal untuk penghancuran kasar dengan ukuran chip sekitar 1-3 cm. Saat ini di pasaran tersedia sejumlah tipe chipper yakni: drum chipper, disc chipper, screw chipper, dan wheel chipper. Drum chipper paling banyak digunakan karena ketahanan dan kehandalan. Drum chipper besar bahkan dapat menghancurkan batang kayu hingga ukuran diameter 1 m. Dalam drum chipper bahan dihancurkan dengan pisau-pisau yang dipasang melintang pada drum yang berputar secara horizontal.

      Ukuran partikel bahan baku yang dihasilkan dari chipper kurang kecil untuk produksi pellet. Sehingga penghancuran tahap selanjutnya dilakukan untuk mendapatkan ukuran partikel yang sesuai untuk produksi pellet.Semakin kecil ukuran partikel maka ongkos produksi untuk penghancuran material tersebut semakin mahal. Sebagai contoh untuk produksi pellet dengan diameter 6 mm maka ukuran partikel bahan baku harus dibawah 4 mm.

      Hammer mills – Fine grinding

      Untuk mendapatkan ukuran partikel yang sesuai selanjutnya chip yang dihasilkan chipper selanjutnya melalui conveyor dihancurkan lebih lanjut dengan hammer mills. Hammer terbuat dari logam dengan pelapisan khusus untuk menambah kekuatannya dan ukuran partikel output ditentukan oleh diameter lubang pada screen. Hammer mill pada umumnya mensyaratkan tingkat kekeringan bahan baku sekitar 10%, karena jika material terlalu basah akan menjadi lengket dan menutup lubang-lubang pada screen. Untuk mencegah terjadinya kontaminasi dari bahan baku antara kerikil, batu-batuan, logam, serta benda asing biasanya hammer mil juga dilengkapi dengan stone/iron trap dan magnet untuk menghilangkan kontaminan tersebut.

      Hal itulah mengapa pada umumnya hammer mill dipasang setelah pengering. Percobaan yang dilakukan Mani et al, pengecilan batang kayu dengan hammer mill ukuran menjadi ukuran 3,2 mm mengkonsumsi listrik 25-30 kWh/t sedangkan untuk ukuran 1,6 mm mengkonsumsi listrik 55-60 kwh/ton.

      Alat ini terdiri dari pisau sebagai chipper dan serangkaian hammer sebagai hammer mill. Alat ini mampu menghasilkan serbuk kayu seukuran serbuk gergaji dengan mengumpankan biomasa kayu ke dalamnya atau hanya sekali proses. Hal ini karena chipper dan hammer mill telah menjadi satu kesatuan. Kekurangan alat ini hanya mampu menghancurkan batang kayu dengan ukuran relative kecil dengan maksimal diameter 10 cm.

      Batang kayu kaliandra dari kebun energi setelah cukup kering bisa langsung diumpankan ke karena ukuran diameter batang kayu kaliandra wood crusher untuk mendapatkan ukuran partikel sesuai untuk bahan baku pellet. Hal ini yang digunakan hanya kecil yakni kurang dari 10 cm. Supaya serbuk kayu yang dihasilkan tidak berhamburan sehingga menjadi polusi dan sulit handling-nya maka pada umumnya cyclone ditambahkan untuk menangkap serbuk kayu yang dihasilkan.

      Drying

      Pemadatan atau densifikasi biomasa yang efisien sangat tergantung dari ukuran partikel bahan bakunya, seperti halnya kadar air dalam bahan baku tersebut. Dryer atau pengering digunakan untuk menyetel kadar air sampai tingkat yang diinginkan. Dryer dikelompokkan menjadi dua, yakni : pengeringan alami dan pengeringan buatan. Tentu pengering alami adalah yang paling mudah dan murah. Tetapi sejumlah percobaan membuktikan bahwa kadar air optimum untuk skala industri tidak bisa dicapai dengan pengering alami ini. Sehingga pengering buatan-lah yang bisa diandalkan. Saat ini ada beberapa dryer dipasaran, yakni :tube bundle dryer, drum/rotary dryer, belt dryer, low temperature dryer, superheated steam dryer dan fluidized bed dryer. Drum/rotary dryer-lah yang paling umum digunakan untuk industri wood pellet.

      Proses pemanasan drum/rotary dryer dapat secara langsung (directly) atau tidak langsung (Indirectly). Pada pemanasan langsung yakni menggunakan flue gas dengan suhu berkisar 350-600 C yang dihasilkan dari tungku sebagai sumber panasnya. Sedangkan pada drum/rotary dryer dengan pemanasan tidak langsung (indirect rotary dryer) proses pemanasan menggunakan alat penukar panas (heat exchanger) untuk mengeringkan bahan baku. Indirect rotary dryer lebih aman tetapi juga lebih mahal sehingga hampir semua pabrik pellet menggunakan direct rotary dryer dengan dilengkapi sejumlah alat safety seperluanya.

      Untuk menghasilkan gas panas, tungku digunakan. Berbagai bahan bakar bisa digunakan untuk menjalankan tungku tersebut : seperti LPG, BBM, limbah biomasa dan sebagainya. Limbah biomasa adalah pilihan sebagian besar pabrik pellet karena paling ekonomis. Drum dryer berbentuk silindris dengan sejumlah sirip (flight) pada bagian dalam untuk membantu pengeringan secara homogen dan mentransport bahan didalamnya. Cyclone umumnya dipasang pada bagian akhir rotary dryer untuk memisahkan bahan yang kering dengan aliran udara panas.

      Sewaktu proses pengeringan dalam pengering sejumlah senyawa organik diemisikan ke atmosfer. Senyawa organik tersebut dikelompokkan menjadi dua, yakni volatile organic compound (VOC) dan condensable compound.Selain itu juga terdapat particulate emission.Ada sejumlah peralatan untuk menurunkan emisi tersebut.Hal tersebut tergantung dari kriteria emisi gas yang diberlakukan dan peraturan lingkungan daerah yang bersangkutan, yang sangat bervariasi dari berbagai wilayah.Particulate emission pada umumnya bisa diatasi secara efisien dengan cyclone atau bag filter.

      Proses conditioner yakni menambahkan kukus kering (superheated steam) sering dilakukan pada pabrik skala besar. Proses ini umumnya akan menaikkan kadar air dari bahan baku hingga 2%, yang nantinya juga akan dipisahkan lagi sewaktu di cooler. Selain meningkatkan kualitas dan kuantias pellet yang dihasilkan, conditioning juga meningkatkan keawetan dari ring die dan roller pada pelletiser. Proses produksi pellet dari kayu kaliandra dengan kapasitas 1 ton/jam yang dilakukan di Bangklan, tidak melakukan conditioning, karena akan meningkatkan investasi biaya peralatan dan biaya produksi.

    2. Pemelletan

      IMG_3765

      Mesin pelletizer kapasitas 10,5 ton/jam

      Saat ini ada dua macam alat pemellet (pelletiser) yakni : pelletiser ring die dan flat die. Pelletiser ring die lebih popular dan banyak digunakan. Komponen utama pelletiser adalah die dan roller. Pelletiser ring die terdiri dari ring die yang berputar mengelilingi roller yang diam. Bahan baku yang “terjebak” ke dalam ruangan antara roller dan die kemudian dipress melalui lubang die (channel). Distibusi bahan baku dalam ruangan antara die dan roller sangat esensial untuk mendapatkan pellet dengan kualitas memadai.

      Pellet yang dihasilkan selanjutnya meninggalkan pelletiser dengan panjang tak terbatas, untuk itulah pisau khusus ditambahkan untuk memotong pellet tersebut pada panjang yang dikehendaki (biasanya kurang dari 40 mm). Pelletiser dibedakan berdasarkan : press ratio, jumlah lubang die (channels) dan area bagian alam dari channels. Press ratio adalah rasio antara diameter dan panjang lubang dan ini sangat tergantung dari bahan baku yang digunakan. Pada biomasa kayu seperti kaliandra berkisar antara 1:3 hingga 1:5. Dan tekanan yang digunakan berkisar 3-5 Mpa/s.

    3. Treatment Pasca Pemelletan

      Cooling

      Suhu pellet ketika keluar dari pelletiser biasanya berkisar antara 80-130 C. Selain sulit handling-nya pada suhu tersebut, proses cooling juga meningkatkan mechanical durabilitydanmengurangi kadar air hingga 2%. Counter flow cooler adalah tipe cooler yang paling umum digunakan di industri pellet. Mekanisme pendinginannya yakni udara dingin masuk melalui bagian bawah, sedangkan pellet masuk melalui bagian atas. Udara dingin ini mengambil panas dan uap air yang keluar dari pellet dan meninggalkan cooler.Sejumlah particulate emission terikut dalam udara yang keluar dari cooler.Untuk itu cyclone untuk mereduksi particulate emission juga dipasang pada bagian pengeluaran cooler tersebut. Setelah cukup dingin lalu pellet masuk ke bagian pengemasan.

      Handling Pellet-Packing & Storage

      IMG_3666

      Tumpukan pellet terbuka akan cenderung menyerap air yang menyebabkan pellet menjadi rapuh dan mengundang aktivitas mikrobia. Mikrobia tersebut mengeluarkan emisi CO, CO2 dan meningkatkan suhu pellet tersebut. Seandainya ada percikan api membuat mudah terbakar, selain itu emisi CO khususnya membahayakan bagi kesehatan dan keselamatan manusia.Pastikan Sehingga handling pellet perlu dilakukan dengan cermat.

      Untuk pemasaran pellet harus dikemas dengan kapasitas tertentu. Pellet bisa dikemas kemasan kecil (10-25 kg) atau dengan jumbo bag (500-1000 kg). Industri pellet selanjutnya menyimpan pellet tersebut untuk sementara sebelum dipasarkan. Karena pellet sangat higroskopis dan mudah hancur karena terkena air maka perlu diproteksi dengan baik, yakni dengan memberi alas seperti pallet kayu pada tumpukan pellet. Sedangkan pada produksi wood pellet skala besar, wood pellet tidak dikemas tetapi berupa curah (bulk) dimasukkan dalam vessel kapal.

    *
    [1] Expert wood pellet pada proyek ICCTF-Mofor
    [2] Communication staff proyek ICCTF-Mofor

    Leave a Reply

    Your email address will not be published. Required fields are marked *

    You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>