ALAT PEMBUAT GAS BATUBARA DAN BIOMAS SEBAGAI PRODUCER GAS BAKAR UNTUK INDUSTRI BERBASIS BATUBARA

(1)

Topik Utama

ALAT PEMBUAT GAS BATUBARA DAN BIOMAS SEBAGAI

PRODUCER GAS BAKAR UNTUK INDUSTRI

BERBASIS BATUBARA

Yenny Sofaeti, Nurhadi, Yusnanto, Rudy Saputra dan Ropik

Pusat Penelitan dan Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara

yenny@tekmira.esdm.go.id

S A R I

Gasifier batubara untuk Industri Kecil Menengah (IKM) adalah alat penghasil gas yang tepat guna, praktis, efisien, dan ramah lingkungan. Alat tersebut dapat digunakan di industri kecil menengah khususnya pengering hasil pertanian. Biaya energi dari uji coba pada petani tembakau di Nusa Tenggara Barat (NTB) per kg tembakau adalah gasifier dengan kombinasi bahan bakar batubara dan biomas sebesar Rp 512,-, minyak tanah sebesar Rp 1.440,-, kayu bakar sebesar Rp 720,-, dan cangkang sawit sebesar Rp 800,-.

Kata kunci : batubara, biomassa, burner, gasifier

1. PENDAHULUAN

Gasifier batubara dibuat untuk menjawab

tantangan masyarakat di industri , khususnya IKM, yang menginginkan energi murah, praktis, efisien dan bersih. Walaupun kalori gas bakar hasil proses gasifikasi batubara lebih rendah dari gas alam, namun secara ekonomi mampu bersaing dengan gas alam atau bahan bakar lainnya. Pemanfaatan gas bakar batubara akan lebih tepat digunakan pada industri dengan kebutuhan energi rendah, seperti pengeringan hasil pertanian. Untuk keperluan tersebut, pada tahun 2010 telah dibuat rancangan dasar reaktor

gasifier sederhana dengan aliran udara up draft.

Unit gasifier tersebut terdiri dari reaktor gasifikasi, pengumpan bahan bakar dan tabung pembuangan abu (Gambar 1).

2. TAHAPAN PENGEMBANGAN APLIKASI Tahapan pengembangan diawali dengan rancangan gasifier sederhana kapasitas reaktor15-20 kg dan kapasitas pengumpanan

Hasil rancangan tersebut kemudian diuji cobakan untuk mengeringkan tembakau di salah satu petani di Kabupaten Lombok Timur Provinsi Nusa Tenggara Barat. Pengembangan selanjutnya dilakukan di Sentra Teknologi Pemanfaatan Batubara Palimanan. Kronologis kegiatan sebagai berikut :

a. Tahun 2010 berupa rancangan dasar reaktor

gasifier (Gambar 1a).

b. Tahun 2011 berupa aplikasi untuk pengering tembakau di Nusa Tenggara Barat (Gambar 1b)

c. Tahun 2012 berupa pengembangan rancangan gasifier mini yang terintegrasi dengan burner/tungku skala IKM (Gambar 1c). d. Tahun 2013 berupa pengembangan gasifier percontohan skala IKM dan teknologi pemanfaatannya untuk generator listrik 1 kW dan industri skala IKM khususnya pengering hasil pertanian (Gambar 1d).

e. Tahun 2014 berupa pengembangan gasifier percontohan skala IKM berbasis pertanian dan teknologi pemanfaatannya untuk ge-nerator listrik 10 kW (Gambar 2).

(2)

Topik Utama

Gambar 1a. Rancangan dasar gasifier

Gambar 1b. Aplikasi gasifier terintegrasi dengan oven pengering tembakau di Prov. NTB.

Gambar 1c. Pengembangan gasifier untuk IKM.

(3)

Topik Utama

Gambar 1d. Pengembangan gasifier untuk genset 1 - 5 kW dan IKM.

(4)

Topik Utama

Gambar 2. Proses gasifikasi

3. MANFAAT

Pemanfaatan gasifier batubara dan biomassa pada industri, masyarakat dan pemerintah antara lain:

a. Industri

Akan ada penghematan biaya energi dengan kisaran 70-80%. Salah contoh, industri bandeng presto di Kabupaten Kudus menghabiskan 60 liter minyak tanah/kompor/hari. Dengan menggunakan briket batubara sistem pembakaran langsung menghabiskan 110 kg batubara/tungku/hari. Berarti ada penghematan biaya energi Rp. 375.000/hari atau 69,4%. Namun masih menyisakan kendala yakni, ketidak nyamanan dan masalah lingkungan. Dengan menggunakan gasifier batubara keuntungan tidak hanya diperoleh dari penghematan biaya energi saja namun juga tereduksinya masalah lingkungan. Di dalam proses gasifikasi emisi CO₂akan jauh lebih kecil dibandingkan dengan proses pembakaran langsung karena rantai karbon sudah terdekomposisi menjadi gas CO dan H₂ seperti terlihat pada Gambar 2.

b. Masyarakat

Masyarakat akan merasakan bahan bakar gas yang murah, praktis dan bersih

c. Pemerintah

Diasumsikan 30 % industri peng-ovenan tembakau beralih menggunakan batubara/ biomas dengan sistem gasifikasi, maka di Nusa Tenggara Barat akan ada penghematan BBM sebesar 20 juta - 25 juta liter /tahun. Sedangkan pengeringan hasil pertanian tersebar di seluruh Indonesia khususnya pengeringan gabah, kopi, teh dan sterilisasi media jamur. Diasumsikan 10% saja industri beralih menggunakan bahan bakar batubara+biomas maka akan ada jutaan kilo liter BBM yang dapat terselamatkan setiap harinya.

4. ENERGI MURAH

Hasil rancang bangun gasifier untuk IKM telah menghasilkan bahan bakar murah karena berhasil menghemat biaya energi 65-85 % dibandingkan dengan penggunaan bahan bakar

(5)

Topik Utama

minyak tanah. Hal ini dibuktikan dengan uji coba

pada petani tembakau di Nusa Tenggara Barat yang diintegrasikan dengan oven pengering tembakau berukuran 4 m x 4 m x 7 m dengan kapasitas 2,5 ton tembakau (Gambar 3). Penting diketahui dari hasil percobaan adalah penggunaan kombinasi bahan bakar batubara dan biomassa (cangkang sawit) yang telah menghasilkan perbandingan biaya energi yang cukup tajam dibandingkan dengan bahan bakar lainnya seperti minyak tanah, kayu, briket batubara dan cangkang sawit. Biaya energi menggunakan gas mampu bakar dari gasifier (hasil proses gasifikasi kombinasi antara 600 kg batubara dan 200 kg cangkang sawit) jauh lebih murah, yakni sebesar Rp. 512,-dibandingkan dengan minyak tanah (400 liter) sebesar Rp. 1.440, briket batubara (900 kg) sebesar Rp. 864,-, kayu bakar (750 kg) sebesar Rp. 720,- dan cangkang sawit (2 ton) sebesar Rp. 800,- (Tabel 1).

5. KEUNGGULAN

a. Praktis dalam Pengoperasian

Tidak seperti pembakaran batubara secara

Bahan bakar /nilai

kalor

Harga (Rp)

Jumlah bahan

bakar/pengovenan

Biaya

energi/kg

tembakau

Keterangan

Briket Batubara/5000 kkal/kg 2.400.0 00/ton 900 kg 864 Tungku permanen

Kayu Bakar/ 3300 kkal/kg 2.400.000/ton 750 kg 720 Tungku

permanen Batubara 6000 kkal/kg + Cangkang sawit 4300 kkal/kg 1.800.000/ton + 1jt/ton 600 kg batubara + 200

kg cangkang sawit 512 Gasifier

Minyak Tanah 8800

kkal/liter 9000/liter 400 liter 1440

Kompor Gravitasi Cangkang sawit 3800

kkal/kg 1 jt/ton 2 ton 800 Gasifier

Briket Batubara/5000

kkal/kg 2.400.000/ton 900 kg 864

Tungku permanen

Tabel 1. Efisiensi energi individu berbagai bahan bakar

langsung yang cenderung tidak praktis, maka gas bakar batubara/biomassa dari proses gasifikasi lebih mudah penggunaannya sama halnya seperti penggunaan bahan bakar minyak atau gas. Dengan memasang kran pada burner maka besar kecilnya api dapat diatur. Sistem pengoperasian gasifier mudah dan tidak rumit, oleh karena itu cukup dioperasikan oleh satu orang.

b. Efisien dalam Penggunaan

Dari sisi efisiensi, gasifier batubara untuk IKM telah menghasilkan efisiensi energi yang cukup tinggi yakni sebesar 52,20%, nilai kalor total gas mampu bakar batubara (1440 kkal/m3_{) lebih}

tinggi dari nilai kalor gas mampu bakar biomassa (<1170 kkal/m3), sedangkan efisiensi burner pembakar mencapai 41,2%.

c. Aman dan Berwawasan Lingkungan Gas mampu bakar hasil proses gasifikasi termasuk pada kategori bahan bakar yang ramah lingkungan terbukti dari hasil pengukuran hasil pembakaran emisinya cukup rendah, yakni SO₂ : 0 ppm (tidak terdeteksi), NOx : 15,07 ppm, CO : 11 ppm, dan CO₂ : 1,33 ppm.

(6)

Topik Utama

d. Mempunyai Nilai Tambah

Penggunaan gasifier batubara untuk IKM mempunyai nilai tambah yang cukup menarik karena sisa pembakaran berupa kokas yang mempunyai nilai jual yang cukup tinggi. Nilai kalor kokas sisa pembakaran mencapai 6897 kal/ gram - 7118 kal/gram, sedangkan nilai kalor batubara asal 5200 kal/gram.

e. Teknologi IKM

Teknologi rancang bangun gasifier skala IKM menghasilkan energi yang efisien dalam waktu operasi 17 -18 jam hanya menghabiskan 85 kg batubara setara dengan 57 liter minyak tanah ( 3,33 liter/jam untuk skala IKM ). Harga batubara diasumsikan Rp. 1500/kg dan harga minyak tanah non subsidi Rp. 9000/liter. Biaya energi menggunakan gasifier skala IKM = Rp. 127.500,-; biaya energi menggunakan minyak tanah dengan waktu yang sama = Rp 513.000,-, Ada tingkat penghematan yang cukup tinggi sebesar Rp. 385.500 /hari.

f. Pemodalan Terjangkau

Bahan yang dibutuhkan untuk membuat unit

gasifier tidaklah sulit karena hampir 100% berupa

muatan lokal, yang terdiri dari plat besi dengan ketebalan 3 mm untuk reaktor dan ketebalan 10 mm untuk flange, pipa besi, besi siku, blower dll. Pembuatan gasifier dapat dibuat di bengkel-bengkel kecil dengan biaya investasi untuk satu unit gasifier ± 30 juta rupiah.

6. WAKTU PENGEMBALIAN MODAL INVESTASI

Diasumsikan gasifier batubara dapat menghemat biaya energi antara 65-80% dari penggunaan minyak tanah sebesar Rp. 540.000/ operasi/hari, maka modal investasi alat akan kembali setelah 4-6 bulan produksi. Sedangkan umur pakai reaktor gasifier diperkirakan dapat mencapai 4-5 tahun operasi dengan syarat

penggunaannya memperhatikan SOP dan yang paling penting adalah pemeliharaan unit-unit tertentu seperti ruang reaktor, distributor udara dan grate harus dibersihkan setiap selesai operasi.

Oleh karena itu bahan bakar gas hasil proses gasifikasi dari gasifier untuk IKM akan mampu bersaing dengan bahan bakar lainnya khususnya untuk industri pengeringan hasil pertanian, seperti tembakau, padi, kopi dll. Industri-industri tersebut cukup banyak tersebar di Indonesia.

7. STATUS APLIKASI

a. Aplikasi untuk Pengeringan Tembakau di NTB

Pada tahun 2011 bekerja sama dengan Pemerintah Daerah Provinsi Nusa Tenggara Barat telah diaplikasikan pada kegiatan peng-ovenan tembakau. Uji coba dilakukan selama 5 (lima) hari berturut-turut dan dinyatakan berhasil mengeringkan 2,5 ton tembakau kering di dalam oven seluas 4 x 4 x 7 m.Gambar 3, 4, dan 5. b. Aplikasi untuk Pengeringan Kopi di

Sumatera Selatan

Pada tahun 2012 bekerja sama dengan Pemerintah Daerah Provinsi Sumatera Selatan telah dibuat satu unit gasifier skala IKM dengan kapasitas pengumpanan 10kg/jam untuk pengeringan hasil pertanian. Status saat ini tinggal menunggu aplikasi langsung untuk pengeringan kopi (menunggu oven pengering kopi). Gambar 6, 7, 8, dan 9.

c. Aplikasi untuk Berbagai Jenis Penggunaan di Sentra Pemanfaatan Batubara Palimanan, Cirebon

Bagan alir percobaan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Pengolahan dan Pemanfaatan Batubara Palimanan ditunjukkan pada Gambar 10.

(7)

Topik Utama

Gambar 3. Uji coba mini gasifier pada oven pengeringan tembakau hasil modifikasi pertama.

Gambar 4. Uji coba pada oven pengering tembakau hasil modifikasi ke dua.

(8)

Topik Utama

Gambar 6. Gasifier kapasitas 10-20 kg/

jam. Gambar 7. Profil lidah api gas bakar.

Gambar 8. Pengering kopi.

Gambar 9. Blower pendistribusi udara panas.

(9)

Topik Utama

Gambar 10.Bagan alir percobaan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Pengolahan dan Pemanfaatan Batubara Palimanan.

(10)

Topik Utama

8. KESIMPULAN

a. Gasifier skala IKM berbahan bakar kombinasi batubara dan biomassa mampu menjawab tantangan masyarakat yang menginginkan energi praktis, murah dan ramah lingkungan. Praktis karena kebutuhan besaran energi dapat diatur. Murah karena mampu menghemat biaya energi 65 -85% dibandingkan menggunakan BBM non-subsidi. Ramah lingkungan karena dapat mengurangi emisi CO₂ dan SO_x. b. Gasifier batubara/biomassa merupakan

teknologi tepat guna dengan biaya investasi yang murah dengan kandungan lokal mendekati 90%, dapat dirakit atau dibuat oleh bengkel-bengkel kecil.

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, K, AK Irwanto, N Siregar, E Agustina, AH Tambunan, M Yamin, E Hartulistyoso, YA Purwanto, D Wulandari, LO Nelwan, 1998,

Energi dan Listrik Pertanian, JICA-DGHE /

IPB Project / ADAET.

Anonim; 1999, Small Modular Biopower Project,

Phase 1 Project Report, Community Power

Corporation; Aurora, Colorado

Baozhao, Z., and X. Yicheng; 1994, Study On

Performance Of Biomass Gasifier-Engine Sistems And Their Environmental Aspects; dalam Nan et al (eds.), Integrated Energi

Sistems In China - The Cold Northeastern Region Experience; Food And Agriculture Organization Of The United Nations; Rome. DOE - Department of Energi, 2010, Coal

Gasification Database,United State of

America.

Elliot, M.A. (ed.), 1981, Chemistry of Coal

Utilization. Second Suppl. Vol., John Wiley

& Sons, New York.

Francis, W., 1965, Fuels and Fuel Technology. Vol II, Section C, Gaseous Fuels. Pergamon Press, Oxford.

Heriansyah, I; 2005, Potensi Pengembangan Energi dari Biomassa Hutan di Indonesia; INOVASI Vol.5/XVII/November 2005, http://

io.ppi-jepang.org/article.php?edition=5.

Knoef, H.A.M; 2005, Biomass Gasification; BTG Biomass Technology Group, http://

www.btgworld.com/2005/html/technologies/ gasifica tion.html.

Reed, T. B., R. Walt, S. Ellis, A. Das, S. Deutch; 1999, Superficial Velocity - The Key To Downdraft Gasification, Presented at 4th

Biomass Conference of the Americas; Oakland, California, 29 August 1999.

Turare, C.; 1997, Biomass Gasification Technology and Utilisation, http://

members.tripod.com/~cturare/bio.htm.

Tiedema, P., van der Weide, J. and Dekker, H.J. 1983, Converting Diesel Engines to the use

of Gaseous Fuels, Producer Gas 1982, p.

393-414, The Beijer Institute, Stockholm, Sweden.

Tobing, S.W., 2008, Komunikasi Pribadi, PT PLN (Persero) Jasa Produksi.

Simpson, D.H.; 2001; Biomass Gasification for Sustainable Development; http://www.

safariseeds.com/botanical/biodigestion/ Biodigestion.htm.

Sofaeti,Y., 2011, Laporan Teknik Rancang

Bangun Tungku Pengering Tembakau dan Tungku Rendah Emisi untuk UMKM Padat Energi, Puslitbang Teknologi Mineral dan

Batubara.

Suprapto,S., 1995, Gasifikasi batubara peringkat rendah dengan pereaksi udara, Prosiding

Seminar Ilmiah Hasil Penelitian dan Pengembangan Bidang Fisika Terapan,