Seri Pengantar Bisnis Bioenergi Potensi Bisnis Pelet Biomassa Indonesia Dr. M. Syukri Nur PT. Insan Fajar Mandiri Nusantara Pengelola laman: http://bioenerginusantara.com Bogor, Mei 2015 1 2 Kata Pengantar Salam Bioenergi! Potensi bioenergi terus menjadi perhatian para peneliti dan pengusaha untuk dijadikan komoditi andalan dunia demi menggeser dominasi fungsi bahan bakar fosil. Upaya ini dimotivasi untuk mendorong umat manusia pada pelestarian lingkungan dan juga membuka lapangan usaha dan kerja baru bagi masyarakat. Tulisan ini akan menggunakan kerangka pikir yang akan mengantarkan anda pada satu pemahaman tentang pellet sebagai bagian dari produk bioenergy. Proses produksi, kendali mutu dan standar mutu untuk pasar Eropa dan Asia menjadi bagian penting jika ingin aktif sebagai pelaku bisnis. Dr. Syukri M Nur Penulis berharap bahwa informasi ini akan berguna bagi anda untuk dipelajari sebagai materi pelajaran, juga sebagai informasi untuk membuka peluang bisnis baru di subsektor penyediaan bahan baku energi terbarukan. Jika perlu bantuan dan konsultasi, kontak penulis di [email protected] Selamat Membaca 3 Ucapan Terimakasih - Sponsor Penerbitan Penulis ucapkan terimakasih atas dukungan perusahaan sehingga buku ini dapat diselesaikan dan diterbitkan dalam bentuk digital kepada publik Indonesia. 4 Berminat jadi Sponsor ? • Jika perusahaan anda berminat menjadi sponsor penulisan buku seperti ini, silakan kontak melalui email ke: • [email protected] atau [email protected] untuk mendapatkan informasi lengkap. • Logo perusahaan anda akan ditampilkan dalam lembaran khusus pada buku yang diterbitkan. • Penulisan buku ini disampaikan ke publik dalam Bahasa Indonesia sebagai upaya sosialisasi dan pendidikan tentang bioenergi kepada masyarakat Indonesia. • Buku digital akan ditautkan di Media digital: academia.edu, bioenerginusantara.com, dan issuu.com 5 Daftar Isi 1. PENDAHULUAN 5 2. KERANGKA PIKIR 8 3. BIOMASSA SEBAGAI BAHAN BAKU PELET 11 4. SISTEM PRODUKSI PELET 16 5. KENDALI MUTU PELET 24 6. MEMBUKA PELUANG PASAR PELET 30 7. PUSTAKA 35 1. Pendahuluan http://bioenerginusantara.com 6 7 1. Pendahuluan • Bioenergi merupakan salah satu sumber energi terbarukan (renewable energy) yang terus digali oleh peneliti dan diterapkan pada skala industri oleh para pengusaha. • Perhatian ini disebabkan oleh kelangkaan suplai dan fluktuasi harga bahan bakar/energi yang bersumber dari fosil, serta desakan masalah pelestarian lingkungan global. • Sumber utama bahan baku bioenergi adalah biomassa yaitu material yang berasal dari tumbuhan dan aktivitas hewan atau manusia. • Biomassa ini dapat diperoleh dari kegiatan pertanian, perkebunan, kehutanan, perikanan dan kelautan, serta aktivitas penduduk di perkotaan. • Sebagian contoh dari biomassa itu, antara lain limbah kayu dari sawmill, limbah kelapa, limbah kelapa sawit, limbah tanaman atau pabrik tebu. • Bahkan biomassa juga dapat diperoleh dari upaya khusus melalui budidaya tanaman energi, dimana satu tumbuhan ditanam khusus untuk dipanen dan dijadikan bahan baku bioenergi. Contohnya, tanaman jarak, sengon dan akasia. • Setiap biomassa itu memiliki karakteristik fisik, biologi, dan kimia yang berbeda sehingga diperlukan juga perlakuan (proses konversi) berbeda supaya dapat memanfaatkan potensi energinya dengan efisien. • Ada tiga proses konversi yang dapat dilakukan untuk memanfaatkan potensi energi yang terkandung dalam biomassa, yaitu proses fisik, termokimia, dan biokimia. • Pada tulisan kali ini, difokuskan pada proses konversi biomassa secara fisik, sementara proses lainnya akan dijelaskan pada kesempatan lain. • Proses fisik yang dimaksudkan adalah proses konversi biomassa menjadi bahan baku bioenergi dengan cara memadatkannya melalui proses pengepresan pada suhu dan tekanan tertentu. Produk yang dihasilkan adalah PELET BIOMASSA. 2. Kerangka Pikir http://bioenerginusantara.com 8 9 2. Kerangka Pikir 3 2 1 4 5 7 6 10 2. Kerangka Pikir - Penjelasan 1 Sumber bahan baku bioenergi, yakni biomassa diperoleh dengan memanfaatkan tumbuhan dan limbah dari dari empat kelompok yaitu pertanian, perkebunan, kehutanan, dan limbah kota. 2 Karakteristik biomassa dan Persyaratan bahan baku bioenergi untuk pellet menjadi perhatian penting pada bagian ini. 3 Mata rantai suplai – produksi biomassa menjadi salah satu kunci kesuksesan bisnis bioenergi. Informasi penting adalah harga, biaya, moda transportasi, cara penanganan bahan baku, dan waktu. 4 Sistem pabrik pellet bekerja menjadi pelajaran penting yang harus diketahui untuk menghasilkan produk berkualitas dan berskala industri. 5 Karakteristik pellet menjadi penting untuk diketahui sebagai target produk bioenergi. 6 Produk pellet dari pabrik bioenergi harus disesuaikan dengan standar negara target pasar atau standar internasional. 7 Pengetahuan target akhir dari pellet akan menjadi penting karena energi yang dipadatkan dari segi volume ini akan dijadikan bahan bakar di pembangkit listrik, menjadi bahan bakar bagi alat pemanas bagi rumah tangga atau gedung di negara tujuan/konsumne. 3. Biomassa sebagai Bahan Baku Pelet http://bioenerginusantara.com 11 12 3. Biomassa – Sumber Bahan Baku Pelet Limbah kelapa Limbah hutan - sawmill Bambu Aneka limbah pertanian * kota Limbah tanaman kakao 13 3. Biomassa dari Bahan Organik Sampah Kota Kemampuan pemilahan bahan organik dari komponen sampah kota merupakan sumber penting dari bahan baku pellet. Prioritas bahan baku dari sampah kota sebaiknya memilih bahan dari hasil pemotongan cabang pohonpohon kota/taman yang berasal dari tanaman. 14 Mata rantai suplai biomassa Kunci sukses bioenergi, termasuk pemanfaatan biomassa menjadi pellet kayu , terletak pada kemampuan analisa dan penetapan subsistem yang menyusun mata rantai suplai biomassa. Mata rantai suplai biomassa dimulai dari lokasi yang memiliki jenis dan jumlah biomassa, identifikasi biomassa, estimasi bahan baku yang dapat terangkut, waktu-moda-kapasitas angkut, penyimpanan (logistic), pra perlakuan, pengolahan (processing), kendali mutu produk bioenergy, dan system pengepakan. Setiap mata rantai ini akan melibatkan komponen waktu, biaya, tenaga, volume, kualitas sehingga diperlukan strategi dan taktis manajemen yang tepat serta berkesinambungan. 15 Manfaat Pemadatan Biomassa - Pelet • Memanfaatkan bahan baku berkatagori limbah menjadi bahan bakar • Membuat nilai tambah ekonomi pada biomass • Peningkatan nilai kalori neto per volume • Memudahkan transportasi dan penyimpanan • Membuat bahan bakar dengan kualitas dan ukuran yang seragam • Mengurangi dominasi penggunaan bahan bakar fosil. Catatan Penting: Kendati terdapat keuntungan /manfaat namun pemadatan biomassa (pembuatan pellet) memerlukan modal investasi dan input energi, kemudian dibutuhkan standar yang baik untuk mengurangi ketidakpastian karakteristik pembakaran. 4. Sistem Produksi Pelet http://bioenerginusantara.com 16 17 Perancangan Pabrik Pelet 1. Rencana induk energi untuk pabrik produksi pelet dengan pertimbangan khusus pada produksi panas (thermal) dan kombinasi produksi panas dan daya berbasis biomassa. 2. Studi Kelayakan (Feasibility studies) 3. Rancangan awal pabrik (Preliminary plant design) 4. Pengurusan izin lokasi dan izin usaha pelet 5. Rancangan Rinci, permintaan proposal (Detailed design, request for proposals (RFP)) 6. Pengawasan pada pembangunan dan produksi perdana (Supervision of plant construction and commissioning) 7. Pemantauan, proses dan optimasi kinerja pabrik (Plant monitoring, process and performance optimisation). 18 Contoh mata rantai biomassa padat – dari hutan ke industry / rumah tangga. Sumber bahan baku Tahap Pengolahan Tahap transportasi Tahap Penggunaan Parameter yang terkait dengan waktu, biaya, dan berat untuk mata rantai suplai pelet biomassa. NO Modul Parameter Masukan A Penyuplai Laju produksi biomassa Pengukuran kualitas bahan baku Biaya bahan baku Lokasi Moda transportasi B Pabrik Pelet C Konsumen Profil kebutuhan Lokasi Mode transportasi D Perusahaan transportasi Kapasitas Total waktu operasi (hari kerja) Lokasi Kesinambungan operasi dalam pabrik Laju kerusakan peralatan dan waktu perbaikan Campuran bahan baku Bahan bakar yang digunakan untuk pemanas Biaya listrik Modal investasi Unit biaya transportasi per km (Rp/km) Unit biaya transportasi per jam (Rp/jam) Jumlah dan tipe truk Laju konsumsi bahan bakar (liter/km) 19 Keluaran Total berat basah dan kering Harga bahan baku Jenis bahan baku Biaya proses Produktivitas pabrik Berat total setiap produk Konsumsi energy (llistrik dan panas) Berat produk yang dibutuhkan Berat dan rata-rata biaya pengantaran produk Laju pemenuhan kebutuhan Jarak/waktu total transportasi Biaya total tranportasi bahan baku dari setiap penyuplai dan pellet untuk konsumen Biaya total tranportasi pellet Berat dan biaya transportasi bahan baku dari setiap penyuplai Berat dan biaya transportasi pellet ke setiap konsumen Emisi Konsumsi energy/bahan bakar (biaya) 20 Mata rantai suplai-pembuatan-distribusi pelet Penyuplai Transportasi bahan baku Penanganan dan Penyimpanan Pengeringan Pengurangan ukuran Konsumen Akhir Distribusi bahan baku Penyimpanan pelet Pendinginan Peletisasi Distribusi pelet ke pengecer Pengepakan Alur system kerja di Pabrik Pelet 21 Subsistem Pabrik Pellet Kayu-(Contoh) 22 Komponen Modal Investasi – Modal Kerja No Peralatan dan system pendukung kerja 1 Dryer 2 Hammer mill 3 Pellet mill 4 Cooler 5 Screener 6 Bagging system 7 Conveyers, tanks, etc 8 Land, infrastructure, construction and other 9 Capital work Identifikasi dan pilihan tepat pada peralatan di pabrik pellet akan menentukan keberhasilan dan kelangsungan usaha produksi bioenergy-pellet. Pertimbangan kualitas pelayanan dan jaminan purna jual dari pabrik, pelatihan oeprasional dan pemeliharaan, serta target – kepastian pasar produksi pellet akan mampu menunjukkan kinerja usaha dan meningkatkan keuntungan. 23 24 Pemanfaatan Biomassa Padat – Pelet • Untuk Keperluan Industri : • Bahan bakar pembangkit listrik • Bahan baku industri kimia berbasis biomassa • Untuk rumah tangga dan pemukiman: • Bahan bakar pemanas ruangan 5. Kendali Mutu Pelet http://bioenerginusantara.com 25 26 Standar Biomassa Padat untuk Eropa -1 CEN/TR 15569:2009 CEN/TS 14778-1:2005 Solid biofuels - A guide for a quality assurance system Solid biofuels - Sampling - Part 1: Methods for sampling CEN/TS 14778-2:2005 Solid biofuels - Sampling - Part 2: Methods for sampling particulate material transported in lorries CEN/TS 14779:2005 Solid biofuels - Sampling - Methods for preparing sampling plans and sampling certificates CEN/TS 14780:2005 Solid biofuels - Methods for sample preparation CEN/TS 15149-3:2006 Solid biofuels - Methods for the determination of particle size distribution - Part 3: Rotary screen method CEN/TS 15150:2005 CEN/TS 15234:2006 Solid biofuels - Methods for the determination of particle density Solid biofuels - Fuel quality assurance CEN/TS 15370-1:2006 Solid biofuels - Method for the determination of ash melting behaviour - Part 1: Characteristic temperatures method EN 14588:2010 Solid biofuels - Terminology, definitions and descriptions EN 14774-1:2009 Solid biofuels - Determination of moisture content - Oven dry method - Part 1: Total moisture - Reference method EN 14774-2:2009 Solid biofuels - Determination of moisture content - Oven dry method - Part 2: Total moisture - Simplified method EN 14774-3:2009 Solid biofuels - Determination of moisture content - Oven dry method - Part 3: Moisture in general analysis sample EN 14775:2009 EN 14918:2009 EN 14961-1:2010 EN 15103:2009 Solid Solid Solid Solid EN 15104:2011 Solid biofuels - Determination of total content of carbon, hydrogen and nitrogen - Instrumental methods EN 15105:2011 Solid biofuels - Determination of the water soluble chloride, sodium and potassium content- biofuels biofuels biofuels biofuels - Determination of ash content Determination of calorific value Fuel specifications and classes - Part 1: General requirements Determination of bulk density EN 15148:2009 EN 15149-1:2010 Solid biofuels - Determination of the content of volatile matter Solid biofuels - Determination of particle size distribution - Part 1: Oscillating screen method using sieve apertures of 1 mm and above EN 15149-2:2010 Solid biofuels - Determination of particle size distribution - Part 2: Vibrating screen method using sieve apertures of 3,15 mm and below EN 15210-1:2009 Solid biofuels - Determination of mechanical durability of pellets and briquettes - Part 1: Pellets EN 15210-2:2010 Solid biofuels - Determination of mechanical durability of pellets and briquettes - Part 2: Briquettes EN 15289:2011 EN 15290:2011 EN 15296:2011 EN 15297:2011 Solid biofuels - Determination of total content of sulphur and chlorine Solid biofuels - Determination of major elements - Al, Ca, Fe, Mg, P, K, Si, Na and Ti 2011 Solid biofuels - Conversion of analytical results from one basis to another Solid biofuels - Determination of minor elements - As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, V and Zn 27 Standar Biomassa Padat Eropa – 2 (persiapan) prEN 16126 Solid biofuels - Determination of particle size distribution of disintegrated pellets (Under Approval) prEN 16127 Solid biofuels - Determination of length and diameter for pellets and cylindrical briquettes (Under Approval) EN 14961-2:2011 Solid biofuels - Fuel specifications and classes - Part 2: Wood pellets for non-industrial use (Approved) EN 14961-3:2011 Solid biofuels - Fuel specifications and classes - Part 3: Wood briquettes for non-industrial use (Approved) EN 14961-4:2011 Solid biofuels - Fuel specifications and classes - Part 4: Wood chips for non-industrial use (Approved) EN 14961-5:2011 Solid biofuels - Fuel specifications and classes - Part 5: Firewood for non-industrial use (Approved) EN 15234-1:2011 Solid biofuels - Fuel quality assurance - Part 1: General requirements (Approved) FprEN 14778 Solid biofuels - Sampling (Under Approval) FprEN 14780 Solid biofuels - Sample preparation (Under Approval) FprCEN/TR 15149-3 Solid biofuels - Determination of particle size distribution - Part 3: Rotary screen method 28 Proses Konversi Biomassa Pada proses pembuatan pellet, hanya digunakan prinsip fisika dan tidak mengubah sifat kimia dan biologi dari bahan baku biomassa. Pada konversi termokimia dan biokimia akan terjadi perubahan komposisi kimia dan bilogi dari biomassa. 29 Standar Umum Kualitas Pellet Kayu No Parameter Nilai Simbol Satuan 1 Diameter <10 D mm 2 Panjang <50 L Mm 3 Kandungan air (Water content) <10 W % (berat kering) 4 Kandungan abu (ash content) 0.5-1 A % (berat kering) 5 Nilai Bakar/Panas (Heating Value) 17.5-19.5 Hv MJ/kg 6 Kepadatan jenis (Bulk density) BD Kg/m3 7 Kekuatan mekanis (Mechanical strength) >97.7 DU % 8 Fraksi utuh (Fine fraction) - F % 9 Kandungan unsur (N – S- Cl) – Natrium-Sulfur dan Cloride % Sumber: Döring, S. (2012). Catatan: Paremeter lain tergantung pada kesepakatan masing-masing Negara atau standar internasional 30 Skema dasar standarisasi Pelet – Eropa & Internasional Standarisasi produ bioenergypellet melibatkan: Aspek sumber bahan baku, Proses produksi, Kualitas produk Proses penyimpanan Proses transportasi Proses manajemen perusahaan Sumber: Döring (2012). 6. Membuka peluang pasar pellet http://bioenerginusantara.com 31 32 Indonesia sebagai Pemain Pelet Kayu Dunia? Indonesia dapat berperan sebagai penyuplai pellet pada tingkat dunia dengan mendayagunakan potensi sumberdaya alamnya. Terutama dengan memanfaatkan limbah hutan, limbah perkebunan, hutan bambu, belukar tua di kawasan timur Indonesia, serta limbah organik dari sampah kota. Skala komersial harus menjadi pilihan penting dalam industri ini. Pelaku usaha harus memperhatikan dengan seksama mata rantai suplai dan produksi pellet untuk kelangsungan usaha. Pengusaha juga perlu mengenal dan menggali potensi pasar dalam terutama untuk industri semen, tekstil, dan pembangkit listrik menggunakan batubara, serta kawasan industri. 33 Lintasan perdagangan pelet kayu dunia Ekspor pellet Kanada tahun 2012-2013 (Pemain utama dunia) 34 Pasar Eropa Asia Pangsa pasar pellet internasional adalah negara-negara di Eropa, sedangkan untuk Asia, didominasi oleh Jepang, Korea Selatan. Negara-negara di Asia yang selalu membutuhkan energy dari luar negaranya adalah Jepang, Korea Selatan, Taiwan, Singapura. Negara-negara tersebut merupakan potensi pasar yang patut diperhitungkan sebagai target pasar pellet dari Indonesia. 35 Pertimbangan dalam Perdagangan Pelet Internasional Tipe pellet Lokasi – Negara/tipe industri/rumah tangga Moda transportasi Kualitas pelet Harga Penyuplai - Pesaing Waktu pengiriman Sertifikasi Produk Bahan – bahan pertimbangan dalam perdagangan pellet di pasar internasional 7. Pustaka http://bioenerginusantara.com 36 37 Daftar Pustaka – Buku Pegangan Döring, S. (2012). Power from Pellets: Technology and Applications. New York: Springer. Ehrig, Rita. 2014. Economics and price risks in international pellet supply chains. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-07016-2. Hood, EE, Nelson, P, Powell, R. 2011. Plant biomass conversion. John Wiley & Sons. In Junginger, M., Goh, C. C., & In Faaij, A. (2013). International bioenergy trade: History, status & outlook on securing sustainable bioenergy supply, demand and markets. Jenkins, D., & Earthscan. (2010). Wood pellet heating systems: The Earthscan expert handbook on planning, design and installation. London: Earthscan. Obernberger, I., & Thek, G. (2010). The pellet handbook: The production and thermal utilisation of pellets. London, UK: Earthscan. Spellman, F. R. (2012). Forest-based biomass energy: Concepts and applications. Boca Raton, FL: CRC Press. Shen, G. (2014). Emission factors of carbonaceous particulate matter and polycyclic aromatic hydrocarbons from residential solid fuel combustions. 38 Daftar Pustaka – Jurnal Ilmiah • Mobini, M, Sowlati, T, Sokhansanj, S. 2013. A simulation model for the design and analysis of wood pellet supply chains. Applied energy 111: 1239–1249. • Bhattacharya, S, Sett, S, Shrestha, RM. 1989. State of the art for biomass densification. Energy Sources 11: 161–182. • Artikel lain terkait dengan tulisan ini tersedia atas permintaan ke [email protected] 39 Daftar Pustaka – Majalah 40 Daftar Pustaka – Tautan Laman • Berikut ini adalah contoh laman (website) yang dapat anda akses dan mempelajari tentang biomassa dan pellet biomassa. http://iea.org http://www.undeerc.org/Renewables/ http://bioenergytrade.org/publications.html#Pellet http://www.pelletheat.org http://www.renewablegreenenergypower.com/ 41 AEBIOM - European Biomass Association www.aebiom.org APX-ENDEX www.apxendex.com Austrian Wood Pellet Association (proPellets) www.propellets.at COGEN Europe www.cogeneurope.eu Department of Energy & Climate Change (DECC) – United Kingdom www.decc.gov.uk ENplus www.enplus-pellets.eu European Biomass Industry Association - EUBIA www.eubia.org European Pellet Centre & PELLETS@LAS www.pelletcentre.info European Pellet Council www.pelletcouncil.eu FOEX www.foex.fi GGL - Green Gold Label Programme http://www.greengoldcertified.org Industry Guides http://www.gdfsuez-energy.co.uk/corporate/news/industry-guides/ Pellet Fuels Institute – USA www.pelletheat.org Swedish Association of Pellet Producers (PiR) www.pelletsindustrin.org USIPA - U.S. Industrial Pellet Association http://www.theusipa.org/ Wood Pellet Association of Canada www.pellet.org PUBLICATIONS www.argusmedia.com www.bioenergyinternational.com http://biomassmagazine.com/pelletmill-magazine www.hawkinswright.com
