BIOMASSA SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN. I Made Indradjaja M Brunner, Ph,D

(1)

BIOMASSA SEBAGAI SUMBER ENERGI

TERBARUKAN

I Made Indradjaja M Brunner, Ph,D

(2)

APA 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

(3)

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

(4)

https://theaseanpost.com/article/tides-are-changing-favour-renewable-energy

(5)

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

(6)

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

(7)

ENERGI BIOMASSA

(8)

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/

(9)

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/

(10)

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

(11)

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)

(12)

Sumber: https://sipsn,menlhk,go,id/sipsn/public/data/komposisi

(13)

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 …,

(14)

Sumber: Panduan Pelaksanaan Pengelolaan Sampah Dengan Teknologi Olah Sampah di Sumbernya (TOSS), KLHK (2021)

Diagram Alir Proses Pengolahan Sampah TOSS

(15)

(16)

Sumber: Materi Pelatihan TOSS, Comestoarra Bentarra Noesantarra (2021)

Rangkaian Proses Pengolahan Sampah Organik dan Limbah

Biomassa Menjadi Bahan Bakar Padat

(17)

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

(18)

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

(19)

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

(20)

Hasil Uji Ultimat terhadap Pelet Biomassa Klungkung

(21)

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

₇₃₃

H

₁₀₉₉

O

₃₉₆

N

₃₀

S

₁

(22)

PERHITUNGAN EMISI TEORITIS

22

C

₇₃₃

H

₁₀₉₉

O

₃₉₆

N

₃₀

S

₁

+ 840,75 O

₂^

733 CO

₂

+ 549,5 H

₂

O + 30 NO

₂

+ SO

₂

Pelet:

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

(23)

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

₇₃₃

H

₁₀₉₉

O

₃₉₆

N

₃₀

S

₁

+283,25 H

₂

O

^

393,375 CH

₄

+141,625 CO

₂

+30 NH

₃

+H

₂

S

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

(24)

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

(25)

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