II. TINJAUAN PUSTAKA
2.4. Konservasi Dan Substitusi Energi
2.5.4. Infrastruktur Sentra Energi Biomassa
Infrastruktur dasar dan fasilitas dari sentra energi biomassa ini meliputi : mesin, peralatan proses, reaktor fermentasi, dan fasilitas lainnya. Infrastruktur dan fasilitas tersebut adalah :
2.5.4.1. Fasilitas Pengolahan Khusus Biomassa
Fasilitas pengolahan khusus biomassa terdiri atas beberapa jenis sesuai de- ngan jenis biomassa. Pengolahan khusus sangat ditentukan oleh karakteristik dari biomassa dan sumber biomassa yang spesifik.
Pengolahan khusus untuk biomassa limbah pertanian dan limbah perkebun- an serta tanaman energi dari pertanian energi terdiri atas : alat pemilahan, mesin penghalus, dan konveyor. Alat pemilahan dengan menggunakan konveyor agar terjadi kegiatan yang efektif dengan alur yang terpendek. Pemilahan bahan yang terpakai dengan bahan yang tidak terpakai dilakukan dengan cara menghentikan konveyor selama waktu yang cukup, untuk memilah bahan secara manual. Kon- veyor dijalankan kembali ketika kegiatan pemilahan bahan telah selesai dilaku- kan. Bahan hasil pemilahan yang masih memerlukan penghalusan diangkut de-
ngan konveyor transport ke mesin penghalus bahan. Proses penghalusan menggu- nakan mesin pencacah untuk membuat bahan organik hasil pemilahan biomassa dalam ukuran yang kecil, sekitar 10 mm sampai 20 mm. Konveyor merupakan peralatan untuk memindahkan bahan organik yang telah dicacah dari lokasi peng- olahan khusus ke kolam pelarut.
PENGANGKUT
LIMBAH KONVEYOR SORTASI AN-ORGANIK
KON - VEYOR TRAN - SPORT MESIN PENCACAH KONVEYOR TRANSPORT KE REAKTOR Pekerja sortasi
Gambar 7 Sketsa pengolahan khusus limbah pertanian
Pengolahan khusus untuk limbah peternakan hanya terdiri atas proses pemi- lahan. Pemilahan menggunakan konveyor yang beroperasi sebagai berikut : 1) konveyor digerakkan untuk menerima semua bahan dari kenderaan pengangkut, 2) konveyor dihentikan untuk pemilahan bahan non-organik atau bahan yang sulit dirombak dengan pemilahan dilakukan secara manual, dan 3) setelah itu konveyor digerakkan kembali untuk memindahkan bahan ke konveyor transportasi ke ko- lam pelarut.
PENGANGKUT LIMBAH PETER
NAKAN
KONVEYOR SORTASI AN-ORGANIK
KON - VEYOR TRAN - SPORT KONVEYOR TRANSPORT KE REAKTOR
Gambar 8 Sketsa proses khusus limbah peternakan
Pengolahan khusus untuk biomassa sampah kota terdiri atas: proses pemi- lahan, proses penghalusan. Alat pemilahan dengan menggunakan konveyor agar
terjadi kegiatan yang efektif dengan alur yang terpendek yang terdiri atas konve- yor pemilah bahan non-organik dan bahan yang sulit untuk dirombak dengan fer- mentasi anaerobik dan konveyor magnetik untuk memilah butiran logam dari sampah organik. Proses pemilahan bahan non-organik dilakukan dengan :1) kon- veyor sortasi anorganik digerakkan bersamaan dengan pembongkaran sampah dari kenderaan pengangkut, agar tercapai sinkronisasi antara pembongkaran sampah dari kenderaan pengangkut ke konveyor sortasi, 2) konveyor sortasi dihentikan untuk dilakukan pemilahan bahan non-organik atau bahan yang tidak dapat lang- sung difermentasi anaerobik yang dilakukan secara manual oleh tenaga kerja, dan 3) konveyor digerakkan kembali untuk memindah bahan ke konveyor magnetik.
PENGANGKUT
SAMPAH KONVEYOR SORTASI AN-ORGANIK
KON - VEYOR MAGNIT MESIN PENCACAH KONVEYOR TRANSPORT KE REAKTOR KONVEYOR TRANSPORT
Gambar 9 Sketsa Proses Khusus Sampah Kota
Pemilahan butiran logam dilakukan dengan melintaskan bahan di atas kon- veyor magnetik, kemudian dari konveyor magnetik bahan diangkut dengan kon- veyor ke proses penghalusan. Mesin penghalus merupakan alat untuk membuat bahan organik hasil pemilahan biomassa sampah kota dalam ukuran yang kecil, yaitu sekitar 10 mm sampai 20 mm. Proses terakhir dari pengolahan khusus sam- pah adalah mengangkut sampah yang sudah dihaluskan ke reaktor fermentasi de- ngan konveyor.
2.5.4.2. Reaktor Fermentasi
Reaktor fermentasi menggunakan konstruksi sistem kontinyu. Kapasitas setiap reaktor bervariasi sesuai dengan kapasitas biomassa. Konstruksi reaktor dibuat dari bahan beton bertulang dengan penampang tegak berbentuk bujur- sangkar. Bahan organik dimasukkan bersamaan dengan lumpur aktif dan air pela- rut melalui saluran penampang lingkaran yang dilengkapi dengan konveyor ber-
ulir untuk mendorong bahan masuk kedalam reaktor. Reaktor dilengkapi pula de- ngan saluran pengeluaran berpenampang lingkaran yang dilengkapi konveyor berulir untuk mengeluarkan limbah termasuk lumpur aktif. Penampung gas bio hasil fermentasi pada ruangan yang berbentuk limas terpancung dilengkapi de- ngan saluran pengeluaran gas bio
KONVEYOR ULIR SALURAN PENGELUARAN
DGN KONVEYOR ULIR
SALURAN PEMASUKAN
TAMPAK ATAS TAMPAK SAMPING KANAN
Gambar 10 Sketsa Reaktor Fermentasi
Pengadukan untuk menghilangkan flok yang terjadi dengan sirkulasi aliran larutan yang digerakkan oleh pompa. Kapasitas reaktor bervariasi yang berdasar- kan jumlah biomassa, yaitu berkisar dari 230 m3 biomassa sampai dengan 1200 m3 biomassa (Tabel 10).
Tabel. 10. Ukuran dan kapasitas reaktor fermentasi
No Tipe Volume P x L x T (m3) Kapasitas (ton Biomassa) 1 R 01 17,5 x 17,5 x 7,5 230 2 R 02 22,5 x 22,5 x 7,5 380 3 R 03 27,5 x 27,5 x 7,5 567 4 R 04 30,0 x 30,0 x 7,5 675 5 R 05 32,5 x 32,5 x 7,5 792 6 R 06 35.0 x 35,0 x 7,5 919 7 R 07 37,5 x 37,5 x 7,5 1055 8 R 08 40,0 x 40,0 x 7,5 1200
Pada sistem kontinyu dengan bahan enceng gondok segar, pengisian bahan segar paling lama 9 hari sejak bahan lama difermentasi (Soermarwoto, 1987). Menurut Pandey (1997), pembentukan gas bio sistem tak-kontinyu dengan bahan limbah ternak terjadi paling tinggi, yaitu lebih dari 66 %, terjadi dalam kurun waktu kurang dari 30 hari dengan suhu larutan 30o C. Laju pembentukan gas bio selain dari terwujudkannya lingkungan fermentasi yang baik, juga rasio C/N dan pencampuran kotoran ternak dengan limbah pertanian akan mengubah rasio C/N untuk produksi gas bio yang lebih baik (Pandey, 1997). Berdasarkan karakteristik pembentukan gas bio tersebut, dan sentra energi yang dirancang menggunakan bahan campuran termasuk hasil pertanian dan kotoran ternak, maka waktu bahan dalam reaktor fermentasi dirancang untuk 30 hari dengan reaktor sistem kontinyu. Setiap reaktor diisi dengan bahan segar setiap enam hari, sehingga jumlah maksi- mum bahan segar yang diisi pada setiap reaktor fermentasi sebesar 20 % dari kapasitas biomassa setiap hari atau setiap hari bahan segar diisi untuk lima reaktor dengan jumlah masing-masing seperenam dari kapasitas harian biomassa. Berda- sarkan perancangan tersebut, maka jumlah reaktor fermentasi suatu sentra energi biomassa bervariasi sesuai dengan kapasitas harian biomassa yang diterapkan pa- da sentra energi biomassa tersebut.
Tabel 11 Jumlah reaktor fermentasi sentra energi No Kapasitas (ton/hari) Reaktor
Tipe Jumlah 1 >150 s/d 230 R 01 25 2 230 s/d 380 R 02 25 3 380 s/d 560 R 03 25 4 560 s/d 675 R 04 25 5 675 s/d 800 R 05 25 6 800 s/d 900 R 06 25 7 900 s/d 1050 R 07 25 8 1050 s/d 1350 R 04 50 9 1350 s/d 2000 R 04 75 10 2000 s/d 2300 R 05 75 11 2300 s/d 2700 R 04 100 12 2700 s/d 3150 R 05 100 13 3150 s/d 3600 R 06 100 14 3600 s/d 4200 R 07 100 15 4200 s/d 5000 R 08 100
Jumlah minimum reaktor yang digunakan pada suatu sentra energi biomassa adalah 25 unit, sehingga setiap hari terdapat 5 reaktor yang mendapatkan bahan segar dan setiap reaktor mendapat bahan segar setiap 6 hari (Tabel 11). Pada ka- pasitas harian biomassa yang lain menggunakan reaktor dengan jumlah kelipatan dari 25 unit.
Setiap reaktor fermentasi mempunyai kelengkapan : satu unit pompa sir- kulasi yang memanfaatkan lumpur aktif yang kental dari kolam oksidasi ke dalam tangki reaktor, satu unit pompa untuk memindahkan lumpur aktif yang encer ke kolam pembuatan larutan, pintu pembuangan limbah bahan organik, dan saluran gas ke tangki penampung.
2.5.4.3. Fasilitas Pengumpul Gas bio
Pengumpul gas bio merupakan tangki dengan kapasitas yang bervariasi. Kapasitas setiap reaktor bervariasi sesuai dengan kapasitas biomassa. Konstruksi tangki dibuat dari bahan besi dan baja dengan penampang tegak berbentuk bujur- sangkar. Gas bio hasil produksi reaktor fermentasi ditampung dalam ruang gas bio yang, kemudian dalam jumlah tertentu dikumpulkan dalam tangki gas bio dengan menggunakan kompresor yang beroperasi secara terputus dengan selang waktu tertentu. Kapasitas tangki gas bio disesuaikan dengan kapasitas harian biomassa (Tabel 12).
Tabel 12 Ukuran dan kapasitas tangki gas bio
No Tipe Volume P x L x T (m3) Kapasitas (ton Biomassa/hari) 1 TB 01 15 x 15 x 2,5 112,5 2 TB 02 20 x 20 x 2,5 200 3 TB 03 25 x 25 x 2,5 312,5 4 TB 04 30 x 30 x 2,5 450 5 TB 05 35 x 35 x 2,5 612,5 6 TB 06 40 x 40 x 2,5 800 Keterangan : P = panjang, L = lebar, T = tinggi
Tangki gas bio mengumpulkan gas bio hasil panen dari beberapa reaktor fermentasi yang tingkat produksi harian gas bio ditentukan oleh kapasitas harian biomassa dan jenis biomassa yang digunakan. Kapasitas tangki pengumpul juga ditentukan oleh batasan yang direncanakan untuk tekanan gas bio. Berdasarkan
perancangan tersebut, maka jumlah tangki pengumpul gas bio suatu sentra energi biomassa bervariasi sesuai dengan kapasitas harian biomassa yang diterapkan pa- da sentra energi biomassa tersebut (Tabel 13).
Tabel 13 Jumlah tangki pengumpul gas bio sentra energi No Kapasitas (ton/hari) Tangki Gas bio
Tipe Jumlah 1 >150 s/d 230 TB01 3 2 230 s/d 380 TB02 2 3 380 s/d 560 TB03 2 4 560 s/d 900 TB04 2 5 900 s/d 1050 TB05 2 6 1050 s/d 2300 TB06 2 7 2300 s/d 2700 TB05 5 8 2700 s/d 3600 TB06 5 9 3600 s/d 4200 TB05 7 10 4200 s/d 5000 TB06 6
Fasilitas pengumpul gas bio dilengkapi dengan kompresor dan jaringan pipa gas. Jumlah kompresor yang digunakan sesuai dengan jumlah reaktor fermentasi yang dilayani oleh tangki gas bio.
2.5.4.4. Fasilitas Pengolahan Akhir
Fasilitas pengolahan akhir terdiri atas unit pengolahan gas sebagai produk utama, dan unit pengolahan bahan organik sebagai produk sampingan yang diha- silkan sentra energi biomassa. Selain fasilitas tersebut, terdapat juga fasilitas un- tuk pengemasan produk utama dan fasilitas pengemasan produk sampingan.
Unit pengolahan akhir untuk gas terdiri atas unit separator yang mengguna- kan prinsip pendinginan. Gas yang berasal dari tangki penampung dialirkan keda- lam separator yang bersuhu sedikit lebih rendah dari suhu pengembunan metana. Di dalam separator metana akan mengembun dan gas-gas lain masih dalam fasa gas, dan metana cair keluar melalui saluran keluar yang berbeda dengan saluran keluar gas lain yang kemudian masing-masing ditampung pada penampungan yang berbeda. Selanjutnya metana dan karbondioksida dikemas sesuai dengan yang diinginkan.
Unit pengolahan untuk bahan organik mengkompresikan bahan organik yang kadar airnya masih tinggi dengan cara mekanis. Kompresi bahan organik de-
ngan tekanan sekitar 3 Bar diharapkan kadar air mencapai 15 %. Selanjutnya ba- han organik dikemas sesuai kebutuhan. Kapasitas alat 20 m3/jam bahan organik basah.
2.5.4.5. Sarana Bangunan
Fasilitas bangunan meliputi untuk perkantoran, bangunan utilitas listrik, ba- ngunan pemeliharaan mesin dan peralatan, dan bangunan penunjang lainnya. Bangunan perkantoran menggunakan ukuran yang sesuai dengan kebutuhan manajemen, administrasi, pelayanan umum, yang juga merujuk kepada populasi pengguna bangunan. Besaran bangunan dikonversikan dengan kapasitas produksi. Bangunan pemeliharaan mesin dan peralatan meliputi areal perbaikan, dan ruang- an penyimpanan alat. Besarannya disesuaikan dengan jumlah mesin dan peralat- an yang digunakan yang dikonversikan dengan kapasitas produksi.
2.5.4.6. Unit Pengolahan Air Limbah
Sentra energi biomassa menghasilkan limbah cair yang berbau dan mempu- nyai nilai BOD yang tinggi. Air limbah diolah di unit pengolah air limbah yang menggunakan sistem dan kemampuan yang cukup dengan merujuk pada ketentu- an yang berlaku. Pengolahan air limbah menghasilkan air yang memenuhi baku mutu dipergunakan kembali sebagai campuran pembentuk larutan fermentasi. 2.5.4.7. Infrastruktur Sentra Energi
Fasilitas dalam bentuk infrastruktur meliputi sarana pengolahan air, konve- yor transport biomassa, jalan, dan sarana listrik. Sarana pengolahan air meliputi jaringan pemipaan air yang dibentuk sesuai dengan kondisi lahan sentra energi biomassa. Jaringan pemipaan terdiri atas pipa air limbah dan pipa air bersih yang dilengkapi dengan pompa dengan ukuran dan daya yang sesuai dengan rancangan- nya. Jaringan jalan direncanakan sesuai dengan tataletak mesin dan peralatan sentra energi mempunyai karakteristik khusus yang sesuai dengan kondisi lokasi.
Pengangkutan biomassa dari proses pengolahan khusus dan telah sesuai baik dalam ukuran maupun dalam kemurnian bahan organik yang dapat difermentasi dilakukan dengan konveyor. Ukuran konveyor yang digunakan serta kapasitasnya disesuaikan dengan kebutuhan di sentra energi biomassa.