C. Materi Pokok 3: Jenis Bahan Baku Biobriket 1. Indikator keberhasilan Setelah mempelajari materi ini diharapkan peserta diklat mampu : a. Memilih jenis-jenis bahan baku biomassa yang sesuai untuk pembuatan biobriket dan asap cair 2. Uraian Materi Pengertian briket sendiri adalah suatu bentuk gumpalan bahan yang terbuat dari bahan lunak yang dikeraskan, sedangkan bio berarti sesuatu jasad mahluk hidup, apakah itu manusia , khewan maupun tanaman. Jadi biobriket adalah briket yang terbuat dari bahan baku berasal dari jasad hidup diantaranya nabati tumbuhan ,yaitu biomassa. Berbagai jenis bahan yang berkayu bisa digunakan sebagai bahan baku briket arang seperti berikut: a. Sekam padi, b. Serbuk gergajian, c. Limbah tempurung kelapa, d. Sabetan kayu, e. Daun dan ranting pohon, f. Ampas tebu dan lain-lain. Bahan baku yang digunakan sebaiknya dikelompokkan menurut jenis dan bentuknya sehingga memudahkan dalam proses pembuatan arang. Selain itu sebaiknya bahan berada dalam kondisi kering dan siap bakar sehingga tidak mengeluarkan asap yang terlalu banyak dan mempersingkat waktu pengarangan. Hal positif dari biomassa sebagai sumber energi alternatif adalah dapat memperbaiki kualitas pembakaran karena banyak mengandung volatile matter (zat terbang) jenis H volatile sebagai NH3 (Davison et al, 1799). Demikian pula biomassa mempunyai kandungan sulfur yang lebih rendah dibanding batu bara. Biobriket dari biomassa dapat juga digunakan dalam sistem pembakaran cofiring/pembakaran bersama batu bara pada industri boiler pembangkit tenaga listrik dari uap. Fungsinya adalah mereduksi emisi karbon dioksida dengan cara mengganti 21 sebagian bahan bakar batubara yang digunakan oleh power plant. Beberapa contoh kualitas mutu briket yang berstandar tinggi seperti tertera pada tabel 1 sebagai berikut: Tabel 3. Contoh kualitas mutu briket Sifat briket Kadar air (%) Abu (%) Nilai kalori (kkal/kg) Briket Inggris 3,59 8.26 7289 Briket Jepang 6 3-6 6000 - 7000 Briket Indonesia Maks.8 Maks. 8 Min. 5000 (SNI 1-6235-2000) Perbedaan briket dengan arang konvesional adalah pada bahan bakar briket terdapat penambahan bahan lain dan tingkat konsentrasi material karbonnya lebih tinggi karena adanya proses pemadatan. Dibandingkan dengan bahan bakar fosil briket biomassa mempunyai tinggkat gas emisi netto (rumah kaca) lebih rendah, karena briket dari biomassa merupakan bagian dari siklus karbon. Briket arang dari biomassa adalah bahan bakar potensial yang mengandung kadar karbon relatif tinggi dan mempunyai nilai kalori tinggi. Briket arang dibuat dari bahan bioarang yang diperoleh dengan cara pembakaran terbatas terhadap biomassa kering atau tanpa udara. Sebenarnya biomassa dapat digunakan langsung sebagai bahan bakar, akan tetapi kurang efisien hasilnya karena pada umumnya biomassa mempunyai nilai kalori rendah yaitu pada kisaran 3000 kkal/kg. Jadi untuk meningkatkan efisiensi pembakaran biomassa harus dibuat bioarang sehingga nilai kalornya meningkat pada kisaran 5000 kkal/kg. 22 Gambar 10. Sekam padi Gambar 11. Ranting kayu 23 Gambar 12. Kulit jagung Gambar 13. Limbah jerami 24 Gambar 14. Limbah tempurung kelapa Gambar 15. Kayu hutan 25 Gambar 16. Ampas tebu Jenis-Jenis arang sebagai bahan baku biobriket antara lain berikut ini : a. Arang kayu Arang kayu adalah arang yang terbuat dari bahan dasar kayu. Arang kayu paling banyak digunakan untuk pekerluan memasak seperti yang dijelaskan sebelumnya. Sedangkan penggunaan arang kayu yang lainnya adalah sebagai penjernih air, penggunaan dalam bidang kesehatan, dan masih banyak lagi. Bahan kayu yang digunakan untuk dibuat arang kayu adalah kayu yang masih sehat, dalam hal ini kayu belum membusuk. 26 Gambar 17. Arang kayu jati b. Arang serbuk gergaji Arang serbuk gergaji adalah arang yang terbuat dari serbuk gergaji yang dibakar. Serbuk gergaji biasanya mudah didapat ditempat-tempat penggergajian atau tempat pengrajin kayu. serbuk gergaji adalah bahan sisa produksi yang jarang dimanfaatkan lagi oleh pemilknya. Sehingga harganya bisa terbilang murah. selain dapat untuk bahan bakar, arang serbuk gergaji biasanya dimanfaatkan untuk campuran pupuk dan dapat diolah menjadi briket arang. 27 Gambar 18. Serbuk gergaji dan arang serbuk gergaji c. Arang sekam padi Arang sekam padi biasa digunakan sebagai pupuk dan bahan baku briket arang. Sekam yang digunakan bisa diperoleh ditempat penggilingan padi. Selain digunakan untuk arang, sekam padi juga sering dijadikan bekatul untuk pakan ternak. Arang sekam juga bisa digunakan sebagai campuran pupuk dan media tanam di persemaian. Hal ini karena sekam padi memiliki kemampuan untuk menyerap dan menyimpan air sebagai cadangan makanan. 28 Gambar 19. Arang sekam padi. d. Arang tempurung kelapa Arang tempurung kelapa adalah arang yang berbahan dasar tempurung kelapa. Pemanfaatan arang tempurung kelapa ini ternasuk cukup strategis sebagai sektor usaha. Hal ini karena jarang masyarakat yang memanfaatkan tempurung kelapanya. Selain dimanfaatkan dengan dibakar langsung, tempurung kelapa dapat dijadikan sabagai bahan dasar briket arang. Tempurung kelapa yang akan dijadikan arang harus dari kelapa yang sudah tua, karena lebih padat dan kandungan airnya lebih sedikit dibandingkan dari kelapa yang masih muda. Harga jual arang tempurung kelapa terbilang cukup tinggi. Karena selain berkualitas tinggi, untuk mendapatkan tempurung kelapanya juga terbilang sulit dan harganya cukup mahal. 29 Gambar 20. Arang tempurung kelapa e. Arang serasah Arang serasah adalah arang yang terbuat dari serasah atau sampah dedaunan. Bila dibandingkan dengan bahan arang lain, serasah termasuk bahan yang paling mudah didapat. Arang serasah juga bisa dijadikan briket arang, karena mudah dihancurkan. Gambar 21. Serasah daun 30 f. Arang kulit buah mahoni Arang kulit buah mahoni adalah arang dengan bahan dasar kulit buah mahoni. Bila dilihat secara kasat mata, kulit buah mahoni memiliki tekstur yang keras dan padat. Sayang jika hanya dibiarkan tertumpuk disekitar halaman. Arang kulit buah mahoni diproses menggunakan tungku drum, sama halnya dengan arang kayu. arang jenis ini juga dapat diolah menjadi briket arang. Arang yang dihasilkan dari kulit buah mahoni juga terbukti memiliki kualitas yang cukup baik. Jika dibakar hanya mengeluarkan sedikit asap. Nilai kalor yang dihasilkan saat dibakar sangat tinggi dan lebih tahan lama sehingga dapat menghemat biaya pengeluaran. Arang kulit buah mahoni ini memang terdengar baru. Akan tetapi melihat kualitas arang yang dihasilkan, arang ini pasti akan banyak diminati dan dibutuhkan oleh masyarakat luas. Hal ini juga dapat dijadikan alternative produksi bagi para wirausaha arang. Gambar 22. Buah mahoni 31 D. Materi Pokok 4: Pengelolaan Bahan Baku Biobriket 1. Indikator keberhasilan Setelah mempelajari materi ini diharapkan peserta diklat mampu : a. Menjelaskan tujuan pengelolaan bahan baku b. Menjelaskan karakteristik bahan baku c. Menjelaskan tujuan penyimpanan bahan baku d. Menjelaskan cara menentukan kapasitas penyimpanan bahan baku e. Mendeskripsikan cara penanganan awal (pre treatment) bahan baku 2. Uraian Materi Mengapa perlu dikelola? Tidak adanya jaminan 100% kontinuitas pasokan biomassa jenis tertentu dengan spesifikasi yang baku dan dalam jumlah tertentu guna memenuhi kebutuhan bahan bakar suatu pembangkit daya menyebabkan kita harus mempersiapkan segala sesuatunya dengan baik guna kelancaran operasionalnya. Pada skala industri yang cukup besar, sebuah pembangkit daya yang berbasis uap (system cycle power plant) membutuhkan pasokan bahan bakar secara terus-menerus dan spesifikasi yang tetap dari nilai kalori, kandungan abu, kandungan kelembaban, dan sebagainya begitu juga jenis biomassa yang digunakan baik sebagai bahan bakar tunggal maupun sebagai bahan pencampur (co-firing) dengan batu bara harus juga tersedia dalam jumlah dan spesifikasi yang pasti. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan adalah: a. Masalah penuaian dan transportasi; Agar tanaman energi tidak berebut lahan dengan jenis-jenis tanaman yang vital bagai rantai pangaan untuk manusia maupun hewan, sebaiknya jenis tanaman energi seperti jarak pagar atau jenis-jenis rumput ilalang tertentu seyogyanya ditanam di daerah-daerah marginal atau pinggiran (rural area), yaitu pada lahanlahan yang kurang dimanfaatkan. Namun justru karena terdapat di daerah marginal tersebut tanaman energi ini biasanya malah kurang mendapat perhatian dari pemerintah terutama mengenai kondisi infrastrukturnya, yaitu sarana jalan dan sarana pengairan. 33 b. Masalah pada penampungan/ penyimpanan biomassa Biomassa yang telah dituai dan dikumpulkan akan dikirim ke tempat penampungan yang biasanya berlokasi di dekat tempat pembangkit daya. Fakta bahwa biomassa hidup di bawah siklus kehidupan tertentu (masa tumbuh panen) maka ketersediaan jenis biomassa tersebut akan vakum selama pra panen sehingga konsekwensinya penyimpanan biomassa merupakan suatu keharusan. Tujuan penyimpanan biomassa adalah untuk mencegah biomassa tersebut berserakan tertiup angin. Disamping itu memudahkan penanganan awal (pre treatment) untuk menyiapkan biomassa sebagai bahan bakar dengan kualitas yang diinginkan. Bila biomassa berwujud serbuk seperti sekam padi, hasil gergajian pabrik pengolahan kayu dari industri mebel atau kulit luar dari biji-bijian tertentu dan bukannya hasil dari tanaman-tanaman energi, seperti rumput ilalang maupun jenisjenis pohon tertentu dengan menggelembung (bulky), maka mereka dapat ditampung di lapangan terbuka. Namun bila biomassa yang akan dipakai harus dipotong-potong/diperkecil wujudnya sesuai dengan permintaan sistem asupan bahan bakar (feeding system) pembangkit daya-terlebih dahulu dan kemudian juga harus melalui proses pengepresan menjadi bentuk-bentuk kecil, maka jenis biomassa tersebut harus dipisahkan dari yang berwujud serbuk dan ditampung di lokasi yang berbeda. Kriteria yang dipakai sebagai acuan adalah tuntutan ukuran yang sesuai dengan sistem asupan di atas. Jenis bahan bakar biomassa yang sudah berwujud serbuk seperti sekam padi dan kulit cangkang biji-bijian tertentu umumnya lebih siap dibandingkan potongan-potongan ranting atau cabang-cabang pohon kaena mereka perlu dicacah dan dihaluskan terlebih dahulu. Hal ini bertujuan agar biaya transport rendah, bahan baku sesuai dengan sistem proses, dan memudahkan dalam penyimpanan dan penanganannya. Perlu juga diperhatikan kemungkinan timbulnya jamur yang biasanya akan tumbuh subur bila kelembaban di dalam tempat penyimpanan yang bersangkutan cukup tinggi. Semakin tinggi tingkat jamur bisa mempengaruhi kesehatan para karyawan yang bekerja di pembangkit daya tersebut. Bahan baku biobriket berupa arang tempurung kelapa agar mendapatkan biobriket yang berkualitas harus disimpan di tempat yang kering dan tertutup. Bagi kita yang akan atau sedang menjalankan bisnis pembuatan biobriket, harus tahu cara 34 menyimpan bahan baku berupa arang tempurung. Penyimpanan yang tepat berpengaruh terhadap kualitas briket yang akan diperoleh. Jika bahan baku berkualitas baik, maka kualitas briket juga akan terjaga. Tapi jika kualitas buruk, maka briket bisa jadi juga akan buruk. Satu lagi, penyimpanan yang tepat juga akan membuat biaya lebih sedikit, karena mengurangi bahan yang terbuang karena rusak. Bagaimana Karakteristik bahan biobriket dan asap cair? Perlu diketahui bahwa bahan yang digunakan dalam proses produksi biobriket berupa bahan padat ( arang tempurung kelapa). Karakteristik bahan padat meliputi: a. Sifat fisis bahan: 1) Ketahanan terhadap pengaruh cuaca. Bahan padat dikatakan tahan terhadap cuaca jika bahan tersebut berhubungan dengan cuaca (curah hujan, panas, angin ,dll ) bahan tersebut masih dapat dipakai di industri ( masih memenuhi persyaratan kualitas bahan). Bahan padat dikatakan tidak tahan terhadap cuaca jika bahan tersebut berhubungan dengan cuaca (hujan, panas, angin, dll) maka bahan tersebut tidak dapat dipakai lagi. Untuk penyimpanan bahan-bahan ini biasanya dipilih alat atau tempat yang terlindung dari pengaruh cuaca tersebut. Pada umumnya bahan padat yang bersifat higroskopis, seperti arang tempurung tergolong tidak tahan terhadap cuaca. 2) Ukuran bahan. Dalam industri yang bekerja dengan bahan padat, ukuran bahan padat dibedakan menjadi empat jenis berikut: a) Ukuran sangat halus, ukuran butir lolos saringan mesh 100. b) Ukuran halus, ukuran butir lolos saringan ukuran 1/8 in tertahan mesh 100. c) Ukuran butir atau granular, bahan padat dengan ukuran antara 3,18 mm – 12,7 mm. d) Bahan padat berupa gumpalan/lumpy material dengan ukuran > 12,7 mm. 3) Angle of repose Sudut kemiringan papan terhadap posisi datar (horisontal) sedemikian sehingga bahan padat diatas papan mulai dapat menggelincir dengan sendirinya. 4) Flow ability, dll Flow ability adalah kemampuan bahan untuk meluncur dengan sendirinya. Flow ability dapat dibedakan menjadi: 35 - Sangat free flowing, bahan padat yang memiliki sudut gelincir bahan (angle of repose) <30º. - Free flowing, bahan padat yang memiliki sudut gelincir bahan antara 30º 40º. - Sluggish material, bahan padat yang lamban untuk menggelincir memiliki angle of repose >45º. Bahan padat yang tergolong “dry and loose material” pada umumnya bersifat free flowing. 5) Abrasiveness Dapat didefinisikan sebagai tingkat kekasaran bahan/abrasivitas. Abrasivness berpengaruh terhadap pemilihan alat transportasi yang dipakai, Berdasarkan abrasivitasnya bahan padat dapat dibedakan menjadi: - Nonabrasive, permukaan bahan padat sangat halus. - Abrasive, permukaan bahan padat kasar. - Abrasive, permukaan bahan padat kasar, tajam dan runcing. b. Sifat kimia bahan: 1) Korosifitas 2) Hazardous properties ( mudah terbakar, mudah meledak, dan beracun). Karakteristik bahan padat sangat menentukan dalam pemilihan sistem penyimpanan dan pengangkutan bahan dalam industri. Biasanya dalam masalah penyimpanan akan selalu dibahas paling tidak beberapa masalah berikut: a. Storing (penyimpanan) Bagaimana sistem penyimpanan? Berapa jumlah bahan yang disimpan? Berapa lama waktu penyimpanan? Penyimpanan bahan padat dalam jumlah banyak biasanya dilakukan sebagai berikut: 1) Sistem indoor Penyimpanan sistem indoor dibagi menjadi dua cara berikut: a) Penyimpanan dalam bentuk timbunan. 36 Biasanya digunakan untuk menyimpan bahan yang dipertahankan tetap kering atau bahan yang memerlukan perlindungan terhadap atmosfer pada musim tertentu. b) Penyimpanan dalam bentuk bin dan silo. 2) Sistem outdoor Penyimpanan sistem outdoor biasanya digunakan untuk bahan yang tidak dipengaruhi oleh udara, panas, hujan, dan lain-lain. Ada empat metode penyimpanan dengan sistem outdoor sebagai berikut: a) Penimbunan di bawah travelling bridge. b) Penimbunan di kiri – kanan jalan. c) Overhead system d) Drag schrapper system. b. Delivering Equipment Bagaimana pengambilan bahan dari alat penyimpanan? Apa Tujuan Penyimpanan ? Tujuan penyimpanan bahan baik bahan baku, bahan intermediet, maupun produk adalah untuk menjaga kelangsungan proses produksi agar pabrik tetap dapat mengeluarkan/menjual produknya ke konsumen dalam batas waktu tertentu walaupun terjadi hambatan/kemacetan supplay bahan baku maupun terjadi kerusakan alat-alat pabrik. Penyimpanan bahan biasanya dijumpai di 3 (tiga) tempat: a. Pada permulaan/awal proses, untuk menyimpan bahan baku. b. Ditengah-tengah proses, untuk menyimpan bahan setengah jadi. c. Pada akhir proses, untuk menyimpan bahan jadi (produk) Bagaimana Menentukan Kapasitas Penyimpanan? Jumlah bahan yang disimpan biasanya dinyatakan dengan kapasitas/tonase tiap hari dari pabrik. Jumlah ini tergantung pada: a. Alat- alat dari pabrik. b. Metode operasi. 37 c. Frekuensi, lamanya waktu yang diperlukan untuk proses (durasi) dan shut dari masing-masing unit secara individu yang ada di plant. d. Mudah/sukarnya bahan tersebut didapat dan juga distribusi bahan produknya (termasuk transportasi dari bahan tersebut) 1) Untuk bahan yang mudah didapat ( dalam negeri), maka jumlah bahan yang disimpan relatif lebih sedikit dibanding dengan bahan yang sukar didapat. 2) Untuk produk yang terikat kontrak jual beli dengan pabrik lain, jumlah bahan yang disimpan lebih banyak jika dibandingkan dengan produk yang dipasarkan “on retail”. Bagaimana cara penanganan awal (pre treatment) bahan biomassa ? Setelah melewati fase-fase penuaian, transportasi, dan penyimpanan, maka penanganan awal (pretretment) sangat diperlukan untuk menyiapkan biomassa sebagai bahan bakar terolah menuju unit asupan bahan bakar. Pada tahap ini perlu diperhatikan masalah seperti adanya paku-paku atau plat besi yang dapat merusak mesin-mesin pemotong, penggiling, maupun parut. Bila tidak disingkirkan terlebih dahulu bendabenda ini bahkan dapat menyebabkan percikan api jika bergesekan dengan komponen mesin yang dapat beresiko terjadinya kebakaran. Peralatan-peralatan yang diperlukan pada tahap pre treatment adalah sebagai berikut: a. Tahap penerimaan biomassa 1) Sistem penimbangan yang berfungsi mencatat jumlah biomassa yang dipasok agar kemudian dapat diukur efisiensi pembakarannya. Sistem penampungan di gudang dengan perlengkapan alat bantu berupa penyedot udara dengan fungsi mengeluarkan kelembaban di gudang; forklift, alat pemadam kebakaran yang menunjang kelancaran operasional dan manajemen penyimpanan. 2) Sistem pengeluaran atau penyaluran biomassa dari ke tempat pemakaian yang berupa conveyor, alat keruk, dan lain-lain. b. Tahap pre treatment biomassa 1) Unit pengering biomassa 2) Unit penghancur biomassa (crusher) 3) Unit penyerpih biomassa (chipper) 4) Unit penampi/ pengayak biomassa (screening) 5) Unit pencacah biomassa (shredder) 38 6) Unit penghalus biomassa (grinding) c. Transportasi dan sistem asupan (feeder) 1) Conveyor 2) Alat pengumpan rantai (belt feeder) 3) Alat pengumpan tabung (tube feeder) 4) Alat penyalur bahan biomassa ke ruang bakar (fuel hopper) 5) Alat pembersih gudang penyimpan dan pengumpan (hopper, bunker, and silo discharge) 6) Alat pengumpan ulir (screw feeder) 7) Katup-katup putar (rotary valves) Tujuan utama proses pretreatment adalah mempersiapkan biomassa mentah (raw biomassa) agar mempunyai ukuran-ukuran seperti yang diminta oleh spesifikasi kandungan kelembaban dan kandungan abu dari berbagai macam bahan biomassa. 39 - Mudah/sukarnya bahan tersebut didapat dan juga distribusi bahan produknya (termasuk transportasi dari bahan tersebut) Tahap pre treatment biomassa untuk pembuatan biobriket: - Pengeringan biomassa - Penghancuran biomassa (crusher) - Penyerpihan biomassa (chipper) - Penampi/ pengayakan biomassa (screening) - Pencacahan biomassa (shredder) - Penghalusan biomassa (grinding) 40
