BIOMASSA SEBAGAI SUMBER ENERGI
TERBARUKAN
I Made Indradjaja M Brunner, Ph,DAPA ITU ENERGI TERBARUKAN?
US Energy Information Administration:
Renewable energy is energy from sources that are naturally replenishing but flow- limited; renewable resources are virtually inexhaustible in duration but limited in the amount of energy that is available per unit of time,
(https://www,eia,gov/energyexplained/renewable-sources/)
UU No 30 Tahun 2007 tentang Energi:
Sumber energi terbarukan adalah sumber energi yang dihasilkan dari sumber daya energi yang berkelanjutan jika dikelola dengan baik, antara lain panas bumi, angin, bioenergi, sinar matahari, aiiran dan terjunan air, serta gerakan dan perbedaan suhu lapisan laut
APA SAJA SUMBER ENERGI TERBARUKAN DAN BAGAIMANA CARA PEMANFAATANNYA?
Sumber Cara Pemanfaatan
Memanfaatkan sumber panas dari dalam bumi melalui pengeboran dan menyalurkan uap panas untuk memutar turbin dan generator untuk
menghasilkan listrik
Memanfaatkan angin untuk memutar kincir dan generator untuk menghasilkan listrik
Panas Bumi
Angin
Sinar Matahari Memanfaatkan radiasi matahari yang diserap oleh bahan silikon, Bahan ini kemudian menghasil listrik
Tenaga Air Memanfaatkan perbedaan tekanan air untuk memutar turbin dan generator untuk menghasilkan listrik
Bio energi Merubah materi tumbuhan ke dalam bentuk bahan bakar padat, cair, atau gas
https://theaseanpost.com/article/tides-are-changing-favour-renewable-energy
1 GW
= 1 Giga Watt
= 1,000 Mega Watt
= 1,000,000 Kilo Watt
= 1,000,000,000 Watt
• Tarif R-1, yaitu Konsumen untuk rumah tangga kecil dengan daya 1,300 VA,
1 GW bisa untuk ± 769,230 rumah
• Lampu LED 9 watt
1 GW bisa untuk ± 111,111,111 lampu
• Laptop 14-15 inci 60 watt
1 GW bisa untuk ± 16,666,667 laptop
PASOKAN LISTRIK DI INDONESIA (PER JUNI 2020)
Jenis Pembangkit Kapasitas
Terpasang (MW) %
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) 35,220 49,63 PLT Gas/PLT Gas dan Uap/PLT Mesin Gas 20,537 28,94
PLT Diesel 4,781 6,74
PLT Air/Minirohidro/Mikrohidro 6,096 8,59
PLT Panas Bumi 2,131 3,00
PLT EBT dan lainnya 2,200 3,10
JUMLAH 70,965 100,00
Energi dari Bahan Bakar Fosil ≈ 60,538 MW atau sekitar 85,31%
Energi Terbarukan ≈ 10,427 MW atau sekitar 14,69 %
Sumber: https://www,esdm,go,id/id/media-center/arsip-berita/hingga-juni-2020-kapasitas-pembangkit-di-indonesia-71-gw
ENERGI BIOMASSA
ENERGI BIOMASSA
Energi biomassa dapat berasal dari:
• tanaman pangan
• tanaman berumput dan berkayu
• limbah hasil pertanian
• limbah hasil perkebunan
• alga kaya minyak
• sampah organik perkotaan
Source: Adapted from The National Energy Education Project (public domain)
https://www,eia,gov/kids/energy-sources/biomass/
KONVERSI BIOMASSA MENJADI ENERGI
Konversi bisa dilakukan dengan cara:
• Pembakaran langsung untuk menghasilkan panas, Misal, api unggun di perkemahan, atau memasak memakai kayu bakar
• Konversi termokimiawi, menjadi bahan bakar padat, cair, atau gas, Misal, proses pengarangan, penggunaan gasifier
• Konversi kimiawi menjadi bahan bakar cair, Misal, pembuatan biofuel dari minyak sawit menjadi biodiesel melalui proses
transesterifikasi
• Konversi biologis menjadi bahan bakar cair atau gas, Misal, proses ekstraksi minyak dari alga, atau biogas dari dekomposisi anaerobik
Sumber: https://www,eia,gov/kids/energy-sources/biomass/
KONVERSI BIOMASSA MENJADI ENERGI
Proses Pembuatan
Biodiesel dan Turunannya
Sumber: Lam, M,K & Lee, K,T, 2011, Bab15 - Production of Biodiesel Using Palm Oil, Di Pandey, dkk (editor), Biofuels, Academic Press, Hal, 353-374
KONVERSI BIOMASSA MENJADI BAHAN BAKAR PADAT
Ide awal adalah mencari suatu teknologi yang dapat:
• Mengurangi timbulan sampah yang dibuang ke Tempat Pemrosesan Akhir (TPA)
• Memberikan sumber energi yang dapat diperbaharui
Solusi yang digagas adalah:
Teknologi Olah Sampah
di Sumbernya (TOSS)
Sumber: https://sipsn,menlhk,go,id/sipsn/public/data/komposisi
KUMPUL ANGKUT BUANG
PILAH KUMPUL OLAH
Paradigma Pengelolaan Sampah
Konsep TOSS:
• Pengolahan di hulu
• Pemilahan sebelum atau setelah biodrying
• Pengurangan waktu tinggal
• Pengurangan pengangkutan sampah ke TPA
• Pemberdayaan masyarakat sekitar
• Peningkatan ekonomi setempat
Jaman dahulu …,
Jaman now …,
Sumber: Panduan Pelaksanaan Pengelolaan Sampah Dengan Teknologi Olah Sampah di Sumbernya (TOSS), KLHK (2021)
Diagram Alir Proses Pengolahan Sampah TOSS
Sumber: Materi Pelatihan TOSS, Comestoarra Bentarra Noesantarra (2021)
Rangkaian Proses Pengolahan Sampah Organik dan Limbah
Biomassa Menjadi Bahan Bakar Padat
Proses Aerobik* Proses Anaerobik* Proses TOSS#
Produk Akhir Tanah humus, CO2, H2O
Lumpur, CO2, CH4 Pelet, Syngas (CO-H2)
Waktu Proses 20-30 hari 20-40 hari 3-5 hari
Target Utama Pengurangan volume Generasi energi Pengurangan volume Target Tambahan Produksi kompos Pengurangan
volume, stabilisasi sampah
Generasi energi, stabilisasi sampah
Timbulan Bau Kurang Ya Kurang
Pemilahan Awal Diperlukan Diperlukan Tentatif
Perbandingan Pengolahan Biologis
* Modifikasi dari Tabel 14-5 Tchobanoglous, Theisen, Vigil, Integrated Soild Waste Management
# Hasil pengamatan lapangan proses TOSS
POTENSI PENGGUNAAN BAHAN BAKAR PADAT NABATI
PELET BIOMASSA
Pembakaran Langsung
• Kompor rumah tangga
• Kompor warung
• Burner industri kecil
Bahan bakar industri
• Cofiring PLTU
• Cofiring boiler industri
• RDF pabrik semen
Gasifikasi Syngas (CO + H2)
• Generator listrik
• Produksi gas Hidrogen
• Produksi gas DME (dimetil eter)
• Produksi gas Amonia
• Produksi metanol dan olefin
Sumber: https://www,abbei,id/2020/03/kunjungan-industri-ke-pt-solusi-bangun,html
Sumber: Comestoarra Bentarra Noesantarra (2021)
Pengiriman Pelet Biomassa ke PLTU ROPA (2x7 MW), November 2021
Hasil Uji Ultimat terhadap Pelet Biomassa Klungkung
21
% Berat (db) MR mol normalisasi
Carbon 33,00 12 2,75 733
Hydrogen 4,12 1 4,12 1099
Nitrogen 1,56 14 0,11143 30
Sulphur 0,12 32 0,00375 1
Oxygen 23,74 16 1,48375 396
Diperoleh rumus kimia pelet biomassa
C
733H
1099O
396N
30S
1PERHITUNGAN EMISI TEORITIS
22
C
733H
1099O
396N
30S
1+ 840,75 O
2 733 CO
2+ 549,5 H
2O + 30 NO
2+ SO
2Pelet:
1 ton = 106/16683 mol = 59,94 mol
CO2:
733 x 59,94 mol x 44 ≈ 1,93 ton
Pembakaran Aerobik
Dekomposisi anaerobik berpotensi memberikan 5,08 kali lipat CO2eq dibandingkan pembakaran aerobik
PERHITUNGAN EMISI TEORITIS
23
Pelet:
1 ton = 106/16683 mol = 59,94 mol
CO2:
733 x 59,94 mol x 44 ≈ 1,93 ton
Pembakaran Aerobik
Dekomposisi Anaerobik
C
733H
1099O
396N
30S
1+283,25 H
2O
393,375 CH
4+141,625 CO
2+30 NH
3+H
2S
Pelet:
1 ton = 106/16683 mol = 59,94 mol
CH4 : 393,375 x 59,94 mol x 16 = 377,26 kg Setara dengan CO2 : 377,26 kg x 25 ≈ 9,43 ton
CO2 : 141,625 x 59,94 mol x 44 = 373,52 kg ≈ 0,37 ton Total CO2eq ≈ 9,80 ton
Dekomposisi anaerobik berpotensi memberikan 5,08 kali lipat CO2eq dibandingkan pembakaran aerobik
PERHITUNGAN EMISI TEORITIS
24
Sumber: Modifikasi dari USEPA Emission Factors for Greenhouse Gas Inventories (Updated March 26, 2020) Catatan: perubahan dari literatur terhadap Faktor Emisi (kg/short ton) / 0.90718474 menjadi (kg/ton);
GWP 100-tahun CH4 = 25 dan N20 = 298 (Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Fourth Assessment Report (AR4), 2007).
Berat Faktor Emisi (kg/ton) Tingkat Emisi (kg CO2 ekuivalen) Sumber Bahan Bakar ton CO2 CH4 N2O CO2 CH4 N2O Jumlah Batu bara bituminous 1 2563 302 44 2562,9 7550,8 13139,6 23253,3 Sampah perkotaan 0,25 994 351 46 248,6 2190,8 3449,1 5888,5 Limbah pertanian 0,5 1075 291 39 537,4 3637,6 5748,6 9923,6 Kayu dan sisa kayu 0,25 1808 139 69 451,9 868,1 5173,7 6493,7 22305,8
ILMU APA SAJA YANG DIPERLUKAN?
Ternyata, untuk mengelola sampah organik dan limbah biomassa diperlukan pengetahuan mengenai:
• Sifat bahan biomassa
• Persampahan
• Peralatan mekanis pengelolaan biomassa
• Biodrying
• Termodinamika dalam pembakaran di gasifier dan kompor
• Termokimia dalam merubah syngas menjadi gas lain
• Manajemen Rantai Pasok
• Kebijakan publik
• Ekonomi dan bisnis
• Dan masih banyak lagi