TINJAUAN PUSTAKA
2.3 TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS)
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) seperti yang ditampilkan pada gambar 2.1 adalah salah satu limbah padat yang dihasilkan dari industri kelapa sawit. Setelah tandan buah segar dipanen, tandan tersebut disterilkan dalam horizontal steam sterilizer bertujuan untuk menonaktifkan enzim dalam pericarp dan melonggarkan buah dari tandan. Lalu, tandan hasil sterilisasi diumpankan ke rotary drum thresher untuk memisahkan buah yang telah disterilkan dari tandan. Tandan buah ini disebut sebagai tandan kosong kelapa sawit (Kerdsuwan dan Laohalidanond, 2011). Pada banyak kasus, TKKS dibuang dekat pabrik pengolahan sawit lalu dibiarkan terurai secara alami atau digunakan sebagai bahan pembakaran boiler atau dibakar langsung menjadi abu dan digunakan sebagai sumber pupuk kalium (Nur, 2014).
Gambar 2.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
Tandan kosong kelapa sawit yang merupakan sumber biomassa berlimpah di Indonesia yang mempunyai potensi untuk dikembangkan menjadi produk energi karena mengandung banyak komponen lignoselulosa (Sukiran et al., 2014). Di bawah ini merupakan data analisis elemental dan proximate dari TKKS dan komposisi kimia dari TKKS berdasarkan basis berat kering yang di tampilkan pada Tabel 2.7 dan Tabel 2.8.
Tabel 2.7 Analisis Elemental dan Proximate dari Tandan Kosong Kelapa Sawit Berdasarkan Basis Berat Kering
Komponen / Sifat Nilai Analisis Elemental
Karbon 49,07
Hidrogen 6,48
Nitrogen 0,7
Sulfur <0,10
Oksigen 38,29
Kalium 2
Analisis Proximate
Kadar air 7,95
Volatil 83,86
Kadar abu 5,36
Fixed carbon 10,78
Low Heatimg Value (MJ/kg) 17,2 High Heating Value (MJ/kg) 19,35 Sumber: (Abdullah et al., 2011)
Tabel 2.8 Komposisi Kimia dari TKKS Berdasarkan Basis Berat Kering
Pada Tabel 2.9 terlihat potensi limbah yang dapat dimanfaatkan sehingga mempunyai nilai ekonomi yang tidak sedikit. Salah satunya adalah potensi limbah yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber unsur hara yang mampu menggantikan pupuk sintesis dan energi (Ditjen PPHP, 2006). Tipe pabrik pengolah kelapa sawit yang umumnya beroperasi di perkebunan terdiri 30, 45, 60, 75, 90, dan 120 ton/jam TBS. Serta Pada Tabel 2.10 merupakan estimasi produk CPO dan limbah sawit pada kapasitas pabrik kelapa sawit (PKS) dengan masa operasional 24 jam/hari.
Tabel 2.9 Jenis, Potensi dan Pemanfaatan Limbah Pabrik Kelapa Sawit Jenis Potensi per ton TBS
(%)
Manfaat
Tandan Kosong 23,0 Pupuk,kompos, energi,
pulp, papan partikel
Wet Decanter Solid 4,0 Kompos, Makanan
ternak, pupuk
Cangkang 6,5 Arang, karbon aktif
Serabut (fiber) 13,0 Energi, pulp kertas,
papan partikel, pupuk kompos
Limbah Cair 50,0 Pupuk, biogas
Sumber: (Ditjen PPHP, 2006)
Tabel 2.10 Estimasi Produk CPO dan Limbah Sawit (ton/hari) untuk Masa Operasional 24 jam/hari
2.4 BIOMASSA
Biomassa merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang telah diakui dapat digunakan untuk menggantikan bahan bakar fosil dengan nilai tambah mengurangi efek rumah kaca (Chaiwong et al., 2013). Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses sintesa, baik berupa produk maupun buangannya (ESDM, 2015). Biomassa yang berasal dari pertanian, limbah organik, makanan, dan industri kehutanan dapat digunakan untuk produksi energi (Ruengvilairat et al., 2012).
2.5 PELET
Pelet atau biopellet adalah bahan bakar biomassa berbentuk pelet yang memiliki keseragaman ukuran, bentuk, kelembapan, densitas, dan kandungan energi (Abelloncleanenergy, 2009). Pada proses pembuatan pelet, biomassa diumpankan ke dalam pellet mill yang memiliki dies dengan ukuran diameter 6-8 mm dan panjang 10-12 mm (Mani et al., 2006). Menurut Ilhamsyah (2015), proses pemampatan biomassa menjadi briket atau pellet dilakukan untuk, meningkatkan kerapatan energi bahan, meningkatkan kapasitas panas (kemampuan untuk menghasilkan panas dalam waktu lebih lama dan mencapai suhu yang lebih tinggi).
Gambar 2.2 Tandan Kosong Gambar 2.3 Pelet TKKS
Tabel 2.11 Nilai Bulk Density dan Heating Value dari Proses Densifikasi Bulk Density, kg/m3 Heating Value, MJ/kg
Baling 70-90 970-1300
Pelletization 450-650 6480-10080
Sumber: Miranda et al., (2008)
Ukuruan pelet secara umum berdiameter 0,15 - 0,75 inchi. Pelet diproduksi dengan bentuk silinder, namun terkadang berbentuk segitiga, persegi, oval, dan lain-lain. Diameter terbesar biasanya ditemukan jarang lebih besar dari 1,25 – 1,375 inchi. Dari segi ekonomi, penggunaan partikel ukuran diamater 0,15 – 0,2 inchi lebih memuaskan daripada memproduksi pelet dengan ukuran yang lebih besar karena mengurangi dampak pelet yang lebih mudah hancur (California Pellet Mill, 2011).
Beberapa keunggulan proses densifikasi dalam pembuatan pelet, di antaranya: meningkatkan nilai kalor total per satuan volume, memudahkan transportasi dan penyimpanan produk akhir, mempunyai keseragaman bentuk dan kualitas (Ilhamsyah, 2015). Faktor yang mendukung keberhasilan pembuatan pelet, antara lain kadar air dari bahan baku, densitas bahan baku, ukuran partikel, kekuatan serat, karakteristik pelumas bahan baku dan adanya pengikat alami (Jannasch et al., 2011). Pelet kualitas yang baik memiliki sifat keras, kuat, halus dan mengkilap pada permukaan (Yee, 2015).
2.6 PIROLISIS
Pirolisis adalah proses dekomposisi termal dari komponen organik tanpa kehadiran oksigen dalam prosesnya untuk menghasilkan cairan, gas dan arang (Himawanto et al., 2011). Pirolisis dapat digambarkan sebagai degradasi termal material dengan tanpa kehadiran oksigen. Pirolisis merupakan salah satu teknologi yang paling menjanjikan dalam hal pemanfaatan biomassa. Beberapa keuntungan pirolisis antara lain memiliki rasio konversi yang tinggi, produk-produknya memiliki kandungan energi yang tinggi, produk-produk yang dihasilkan dapat ditingkatkan menjadi bahan dasar keperluan lain serta pengontrolan proses yang lebih mudah (Kabir et al., 2017).
Pirolisis dalam pengembangannya didasarkan pada dua konsep yang berbeda, yaitu pirolisis lambat dan pirolisis cepat atau pirolisis kilat (flash pyrolysis). Proses tersebut berbeda satu sama lain dalam hal kimia, hasil, dan kualitas produk (Hastuti et al., 2015). Metode pirolisis dan variannya diberikan dalam Tabel 2.12.
Tabel 2.12 Metode Pirolisis dan Variannya Teknologi
Karbonisasi Hari Sangat rendah 400 Arang
Lambat 5 – 30 menit Rendah 600 Bio-oil, Gas, Bio-char
Hidro-pirolisis < 10 detik Tinggi < 500 Bio-oil Metano-pirolisis < 10 detik Tinggi > 700 Bahan kimia Sumber: Sukiran (2009)
Berikut faktor-faktor yang mempengaruhi proses pirolisis antara lain:
1. Waktu, semakin lama waktu proses pirolisis berlangsung maka produk yang dihasilkan (residu padat, tar, dan gas) semakin naik.
2. Suhu, semakin tinggi suhu proses pirolisis maka laju pirolisis semakin besar dan konversi semakin tinggi.
3. Ukuran partikel, luas permukaan per satuan berat semakin kecil maka proses akan menjadi lambat.
4. Berat partikel, semakin banyak bahan yang dimasukkan maka produk yang dihasilkan semakin meningkat (Ramadhan dan Ali, 2013).
2.7 PRODUK PIROLISIS