Gasifikasi pengganti Bahan Bakar Solar

Namun banyak industri kita yang menjerit karena sekarang satu bulan bisa habis uang 100 juta’an hanya untuk membeli bahan bakar solar. Problem ini terutama untuk industri yang menggunakan solar sebagai bahan bakar boiler. Burnernya tiap hari kehausan minta disupply oleh ribuan liter BBM solar. Sakit kepala memikirkan pengeluaran untuk solar ini.

GASIFIKASI PENGGANTI BAHAN BAKAR SOLAR

Jadi pengeluaran untuk BB Solar yang 100 jutaan bisa reduce jadi tinggal 25% nya saja (ini hanya sebuah ‘l’orde de grandeur’ pada kenyataannya bisa sangat variatif tergantung kondisi).
Mengapa bisa begitu ?
Karena kita akan menggunakan sistem Gasifikasi Batubara.
Jadi bahan bakarnya adalah batubara (padat) harganya kan murah dong karena Indonesia punya cadangan yang banyakdi berbagai daerah. Sekilonya sekarang kira2 Rp 1.500 – 2000,- . Batubara ini dimasukkan kedalam reaktor dan ditumpuk didalamnya istilahnya unggun diam (fix bed) dibawahnya dikasi pelat dengan lubang2 kecil. Lalu udara ditiupkan dari bawah dengan laju tertentu, dan unggun ini diberi pemanas, lelatu api gitulah kira2. Dia menyala dan merambat kemudian sambil ditiup udara yang merupakan campuran nitrogen oksigen juga karbon moksida dan lain2. Terjadilah gas sebagai produksinya yang dikeluarkan dari pipa disebelah atas. Gas ini jaman dahulu kita kenal sebagai gas kota. Di daerah Menteng Jakarta jaman dulu kita menggunakan gas ini yang dialirkan dalam pipa2 kerumah didaerah elite itu. Apinya kalau dipakai masak di dapur kelihatan biru bersih. Berarti pembakaran sempurna, dan memang itulah proses yang selalu diinginkan dalam pembakaran karena emisinya rendah.
Dan untuk diketahui bahwa bahan bakar batubara ini bukan sesuatu yang mutlak. Dia bisa diganti dengan biomassa lain misalnya sekam, kayu, kulit kayu, tandan sawit tergantung industri anda punya limbah apa. Hampir semua biomassa bisa dipakai dan untuk itu kami perlu pra-studi dulu agar semuanya nanti bisa berjalan lancar.

Gasifier, salah satu model

Sumber : disini

Produksi Bioethanol Berbahan Baku Biomassa Lignoselulosa: Pretreatment

Jalan-jalan mencari bahan untuk biomassa terdampar diblog mas Isroi , dibawah ini artikel yang bagus sekali. Semoga bisa menjadi acuan bagi sahabat-sahabat yang membutuhkan, benar begitu mas Isroi. Langsung aja ke ke artikel :

Pretreatment biomassa lignoselulosa harus dilakukan untuk mendapatkan hasil yang tinggi di mana penting untuk pengembangan teknologi biokonversi dalam skala komersial (Mosier, et al., 2005). Pretreatmen merupakan tahapan yang banyak memakan biaya dan berpengaruh besar terhadap biaya keseluruhan proses. Sebagai contoh pretreatment yang baik dapat mengurangi jumlah enzim yang digunakan dalam proses hidrolisis (Wyman, Dale, Elander, Holtzapple, Ladisch, & Lee, Coordinated development of leading biomass pretreatment technologies, 2005) (Wyman, Dale, Elander, Holtzapple, Ladisch, & Lee, Comparative sugar recovery data from laboratory scale application of leading pretreatment technologies to corn stover, 2005). Pretreatment dapat meningkatkan hasil gula yang diperoleh. Gula yang diperoleh tanpa pretreatment kurang dari 20%, sedangkan dengan pretreatment dapat meningkat menjadi 90% dari hasil teoritis (Hamelinck, Hooijdonk, & Faaij, 2005). Tujuan dari pretreatment adalah untuk membuka struktur lignoselulosa agar selulosa menjadi lebih mudah diakses oleh enzim yang memecah polymer polisakarida menjadi monomer gula. Tujuan pretreatment secara skematis ditunjukkan pada Gambar 2.

Pretreatment lignoselulosa

Gambar 2. Gambar skema tujuan pretreatment biomassa lignoselulosa (Mosier, et al., 2005).

Selama beberapa tahun terakhir berbagai teknik pretreatment telah dipelajari melalui pendekatan biologi, fisika, kimia. Menurut (Sun & Cheng, 2002) pretreatment seharusnya memenuhi kebutuhan berikut ini:1) meningkatkan pembentukan gula atau kemampuan menghasilkan gula pada proses berikutnya melalui hidrolisis enzimatik; 2) menghindari degradasi atau kehilangan karbohidrat; 3) menghindari pembentukan produk samping yang dapat menghambat proses hidrolisis dan fermentasi, 4) biaya yang dibutuhkan ekonomis. Ringkasan berbagai teknik pretreatment yang dikembangkan ditampilkan pada Tabel 3 di bawah ini. Teknik pretreatment yang telah dikembangkan lebih banyak dilakukan secara mekanik atau fisiko-kimia. Pretreatment secara biologi sedikit dilaporkan. Pretreatment secara biologi akan dijelaskan lebih lanjut pada bagian 4 tulisan ini. Berbagai metode pretreatment telah diulas secara mendalam oleh (Mosier, et al., 2005) (Taherzadeh & Karimi, 2008) (Hendriks & Zeeman, 2009) (Hu, Heitmann, & Rojas, 2008). Tabel 1. Pretreatment biomassa lignoselulosa untuk produksi bioethanol

Pretreatment	Proses	Perubahan pada biomassa	Referensi
Pretreatment mekanik atau fisik	Milling: -         ball milling -         two-rol milling -         hammer milling -         colloid milling -         vibrotory ball milling Irradiation: -         gamma-ray -         electron beam -         microwave Lainnya: -         hydrothermal -         uap bertekanan tinggi -         expansi -         extrusi -         pirolisis -         air panas	-         mengurangi ukuran partikel -         meningkatkan luas permukaan yang kontak dengan enzim -         mengurangi kristalisasi selulosa	(Taherzadeh & Karimi, 2008) (Sun & Cheng, 2002) (Zhu, et al., 2005) (Thomsen, Thygesen, & Thomsen, 2008) (Ahring, Jensen, Nielsen, Bjerre, & Schmidt, 1996) (Hendriks & Zeeman, 2009) (Eggeman & Elander, 2005) (Ohgren, Rudolf, Galbe, & Zacchi, 2006) (Kabel, Bos, Zeevalking, Voragen, & Schols, 2007)
Pretreatmen kimia dan fisik-kimia	Explosion: -         eksplosi uap panas -         ammonia fiber explotion (AFEX) -         eksplosi CO2 -         eksplosi SO2 Alkali: -         sodium hidroksida -         ammonia -         ammonium sulfat -         ammonia recycle percolation (ARP) -         kapur (lime) Asam: -         asam sulfat -         asam fosfat -         asam hidroklorat -         asam parasetat Gas: -         Clorin dioksida -         Nitrogen dioksida -         Sulfur dioksida Agen Oksidasi: -         Hidrogen peroksida -         oksidasi basah -         Ozone Pelarut untuk ekstraksi lignin: -         ekstrasi ethanol-air -         ekstrasi benzene-air -         ekstraksi etilen glikol -         ekstraksi butanol-air -         agen pemekar (swelling)	-         meningkatkan area pemukaan yang mudah diakses -         delignifikasi sebagian atau hampir keseluruhan -         menurunkan kristalisasi selulosa -         menurunkan derajat polimerisasi -         hidrolisis hemiselulosa sebagian atau keseluruhan	(Sun & Cheng, 2002) (Taherzadeh & Karimi, 2008) (Eggeman & Elander, 2005) (Eklund, Galbe, & Zacchi, 1995) (Negro, Manzanares, Oliva, Ballesteros, & Ballesteros, 2003) (Bower, Wickramasinghe, Nagle, & Schell, 2008) (Cara, Ruiz, Ballesteros, Manzanares, Negro, & Castro, 2008) (Kim & Hong, 2001) (Mosier, et al., 2005) (Saha & Cotta, 2008) (Shimizu, Sudo, Ono, Ishihara, Fujii, & Hishiyama, 1998) (Sun & Chen, Organosolv pretreatment by crude glycerol from oleochemicals industry for enzymatic hydrolysis of wheat straw, 2008) (Sun & Chen, Enhanced enzymatic hydrolysis of wheat straw by aqueous glycerol pretreatment, 2008) (Sun & Cheng, 2005) (Zhang, et al., 2008) (Kim & Lee, 2002) (Zhao, Zhang, & Liu, 2008) (Lloyd & Wayman, 2005) (Ahring, Jensen, Nielsen, Bjerre, & Schmidt, 1996) (Silverstein, Chen, Sharma-Shivappa, Boyette, & Osborne, 2007)
Biologi	-         Fungi Pelapuk Putih -         Aktinomicetes	-         delignifikasi -         penurunan derajat polerisasi selulosa -         penurunan derajat kristalisasi selulosa	(Taniguchi, Suzuki, Watanabe, Sakai, Hoshino, & Tanaka, 2005) (Shi, Chinn, & Sharma-Shivappa, 2008) (Keller, Hamilton, & Nguyen, 2003) (Kirk & Chang, Potential application of bio-ligninolytic System, 1981)

Sumber : disini

First Auction of Biomass Energy

"First auction of biomass energy will have a capacity of Madeira"
The president of EPE (Energy Research Company), under the Ministry of Mines and Energy, Mauricio Tolmasquim told Amorim on Plant Jirau winning consortium and a discount of 22%. Some considerations that can enhance our discussions.
"The next auction of electric power in Brazil will be on July 30. The federal government will buy energy from biomass, made from sugarcane bagasse-cane. This will be the first exclusive auction of biomass energy. "
Read the full interview with Maurice Tolmasquim:
Paulo Henrique Amorim - The consortium multi-national Franco-Belgian Suez Energy associated with Brazilian companies Camargo Corrêa, Chesf Eletrosul knocked down yesterday and the auction to build the Jirau plant, located on the Madeira River, with a discount of 22%. I will now talk with Mauricio Tolmasquim, president of the Energy Research Company, under the Ministry of Mines and Energy. Mauricio Tolmasquim, this auction with a 22% discount, you expected more or less, or is a good size?
Mauricio Tolmasquim - It was a great surprise. We could not imagine that people in Brazil had a rate of $ 71 per MWh (Megawatt per hour), with an energy coming from Amazon. And these U.S. $ 71 per MWh is included in the broadcast. $ 25 per MWh is only transmission. So in reality, energy is much less than $ 71. So it's a wonderful surprise. It has been a surprise very good St. Anthony. This is a surprise even better because it indicates that we have in the North a viable energy for Brazil. Feasible and inexpensive.
Paulo Henrique Amorim - For St. Anthony, the discount was about to enlighten our readers?
Mauricio Tolmasquim - Look, St. Anthony the discount was greater, but the initial price was higher. Because St. Anthony was the starting price of $ 122 per MWh and the plant went for $ 78. That the initial price, Jirau, was R $ 91 per MWh and the price was $ 71. So in relative terms, in terms of discount, St. Anthony was smaller, but what matters is that the final price is cheaper, despite being a difficult plant because it generates less energy than Jirau St. Anthony. Nevertheless, it was the best deal.
Paulo Henrique Amorim - Now, here I am reading the newspaper Valor and Valor says that Suez Energy consortium was only able to reach that price because it made radical changes in engineering design. These radical changes are radical in that sense, if they are really radical? And there's no problem that can come in terms of change from the original project that may affect the operation of the plant in the future?
Tolmasquim Mauricio - No, no. Were changes in the axis EC power plant construction, which was changed, and it avoids, reduces the level of excavations which have to be done, but it has no major pacts for reducing the cost. Now, in addition, they will be able to anticipate the work. The fact that anticipate the work that enables that energy will be generated in advance to sell to large consumers and thus, they improve their cash flow. So it is very good for the country because the plant is scheduled to start in 2013 and will come in early 2012. We get a year of energy.
Paulo Henrique Amorim - And the catfish were preserved?
Mauricio Tolmasquim - Absolutely. Catfish will be preserved, will be built at two plants that we call a staircase, an elevator that is being discussed, ie the mechanism that allows the fish go from the lower to the highest region in the Andes and spawn there.
Paulo Henrique Amorim - What's next auction is on tap?
Mauricio Tolmasquim - Look, we're working in large plants, with two: with Belo Monte, the rio Xingu, and Parab, there in the Tapajos. So are the two that are viewed. Now you have a number of other auctions that will occur now in July we're doing an auction of bioelectricity, which is a wonderful auction is an auction to contract energy from sugarcane bagasse, which has enormous potential. July 30. It will be an auction that has written many plants, not only in São Paulo, but Mato Grosso do Sul, Goias ...
Paulo Henrique Amorim - But what will be auctioned?
Mauricio Tolmasquim - will be bought and energy generated by bagasse. We'll buy. And you are subscribed, just to get an idea of the importance of this, of course I do not know if it will participate, but the plant on the Madeira, the two plants together are 6400 megawatts. The biomass plant has enrolled about 7000 megawatts. So, has the potential of biomass, the Wood, who is participating in the auction on July 30.
Paulo Henrique Amorim - And the government, when to buy that energy from biomass, will deliver where?
Mauricio Tolmasquim - We all consumers in Brazil will be consuming biomass energy because this energy, every plant that wins the auction, signed a contract with all distributors at the rate of demand of each distributor. So, in our homes, we consume a mix of energy coming from hydroelectric plants, biomass and other stations.
Paulo Henrique Amorim - And today we have the cane as the second largest producer of our energy, is not it?
Mauricio Tolmasquim - Yes, the cane surpassed this year in terms of hydro power generation, meaning there will power to ethanol, the energy is still contained in the cane, she has become an important source in Brazil.

sumber : disini

Biomass To Liquid

Sebagian besar sumber energi yang digunakan di dunia saat ini berasal dari sumber daya alam yang tak terbarukan yaitu minyak bumi. Minyak bumi umumnya digunakan sebagai bahan bakar pada sektor pembangkit listrik dan sektor transportasi. Pada sektor pembangkit listrik, ketergantungan terhadap minyak bumi dapat dikurangi dengan penggunaan beberapa sumber energi alternatif seperti batu bara, angin, panas bumi, tenaga surya, dan sebagainya. Sebaliknya, ketergantungan minyak bumi di sektor transportasi, yang merupakan 21% konsumsi energi primer di dunia, tidak dapat digantikan dengan sumber-sumber energi alternatif tersebut karena hingga saat ini, dengan mempertimbangan teknologi existing dan berbagai karakteristik berbagai macam bahan bakar, bahan bakar minyak (atau cair) merupakan satu-satunya bahan bakar yang dapat digunakan untuk kendaraan.
Sumber energi terbarukan, seperti biomassa, dapat memegang peranan penting dalam mengatasi permasalahan lingkungan dan krisis energi yang terjadi. Biomassa adalah sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan, karena gas-gas emisi yang berasal dari penggunaan biomassa akan diserap oleh biomassa lain yang baru tumbuh, apabila manajemen siklus pertumbuhannya dikelola dengan baik. Selain itu, biomassa memiliki kemungkinan untuk dikonversi menjadi bahan bakar kendaraan. Etanol, metanol, dan hidrokarbon sintetik dapat diproduksi dari biomassa dan hasil produksinya sangat mungkin dimanfaatkan untuk sektor transportasi.
Sistem sumber energi berbasis biomassa yang telah terbukti dapat diandalkan dan banyak digunakan selama Perang Dunia II adalah gasifikasi biomassa. Beberapa kajian telah mengindikasikan bahwa penggunaan teknologi Fischer-Tropsch untuk konversi biomassa menjadi hidrokarbon sintetik, menawarkan sebuah alternatif untuk menggantikan minyak diesel, kerosin, dan bensin konvensional.
Setelah produksi biodiesel melalui proses transesterifikasi dilakukan, cendekiawan-cendekiawan dunia tidak berhenti dalam upaya memanfaatkan biomassa menjadi bahan bakar cair. Biodiesel BTL merupakan teknologi lanjutan (sering disebut dengan biodiesel generasi kedua) dari penciptaan bahan bakar berbasis biomassa. Teknologi BTL (Biomass To Liquid) pada dasarnya terdiri atas dua proses, proses pencairan tidak langsung dimulai dengan reaksi reformasi/gasifikasi bahan baku menjadi gas sintesis (campuran gas hidrogen dan karbon monoksida), diikuti dengan sintesis Fischer-Tropsch (F-T) dari gas sintesis menghasilkan minyak sintesis (syncrude), dan upgrading minyak sintesis menjadi bahan bakar sintesis seperti diesel (solar) sintesis yang dikenal sebagai F-T diesel, liquefied petroleum gas (LPG), kerosin dan naftalen. F-T liquid memiliki keunggulan, yaitu hampir bebas dari kandungan sulfur (< 5 ppm), rendah kandungan aromatik (< 1 persen), biodegradable, tidak beracun, dapat digunakan tanpa modifikasi infrastruktur, dan memiliki emisi polutan yang rendah. Gambar di bawah ini menampilkan diagram alir sederhana teknologi BTL.

Gambar 1. Diagram alir proses konversi biomassa menjadi bahan bakar cair.

Dari diagram alir di atas, terlihat bahwa teknologi BTL ini dimulai dengan melakukan perlakuan awal terhadap biomassa yang digunakan sebagai umpan. Perlakuan awal ini mencakup pengecilan ukuran dan pengeringan yang dilakukan dalam sebuah rotary dryer. Panas yang diperlukan pada proses pengeringan ini diperoleh dari panas sensibel gas buang.
Bagian proses selanjutnya adalah proses gasifikasi biomassa. Gasifikasi biomassa adalah proses bertemperatur tinggi (600-1000°C) untuk mendekomposisi hidrokarbon dalam biomassa menjadi molekul-molekul gas yang terutama terdiri dari hidrogen, karbon monoksida, dan karbon dioksida. Pada banyak kasus, proses gasifikasi juga menghasilkan arang, tar, serta metanol, air, dan berbagai molekul dan senyawa lainnya. Konversi biomassa menjadi gas sintesis secara umum melibatkan dua proses. Proses pertama adalah pirolisis. Pirolisis melepaskan gas-gas terbang yang terkandung dalam biomassa pada temperatur di bawah 600°C melalui serangkaian reaksi yang kompleks. Proses berikutnya adalah konversi arang.
Banyak metode gasifikasi yang tersedia untuk memproduksi gas sintesis. Metode-metode ini akan menghasilkan komposisi gas sintesis yang beraneka-ragam yang mana variasi perbandingan CO dengan H₂ dapat tercapai. Gas sintesis yang diproduksi oleh metode yang berbeda akan mengandung pengotor yang berbeda-beda. Pengotor ini selanjutnya akan mempengaruhi proses yang akan berlangsung dalam reaktor Fischer-Tropsch berkaitan dengan racun katalis sehingga diperlukan pencucian gas sintesis. Salah satu metode gasifikasi berskala komersial telah dikembangkan oleh CHOREN.

Gambar 2. CHOREN Carbo-V Process.

Gas sintesis yang dihasilkan dari proses gasifikasi mengandung kontaminan yang berbeda-beda seperti partikulat, tar, alkali, H₂S, HCl, NH₃, dan HCN. Kontaminan ini akan menurunkan aktivitas pada sintesis Fischer-Tropsch karena akan meracuni katalis. Sulfur adalah racun yang tidak dapat dihilangkan dari katalis yang mengandung kobalt dan besi karena sulfur akan melekat pada sisi aktif katalis. Selain sulfur, tar yang dihasilkan pada proses gasifikasi dapat menimbulkan kerak pada peralatan dan memasuki pori pada penyaring ketika terkondensasi. Untuk menghindari terjadinya hal-hal tersebut, tar harus berada di bawah titik embunnya pada tekanan operasi sintesis Fischer-Tropsch. Oleh karena itu, tar sebaiknya direngkah menjadi hidrokarbon dengan rantai yang lebih pendek.
Setelah mengalami gasifikasi, gas sintesis akan diproses dalam reaktor sintesis Fischer-Tropsch. Pada umumnya, katalis yang digunakan dalam proses ini adalah besi atau kobalt dengan silika sebagai support. Namun, kualitas gas sintesis hasil gasifikasi biomassa belum memenuhi persyaratan dilangsungkannya sintesis Fischer-Tropsch, karena itu perlu dilakukan pengkondisian terlebih dahulu.
Gas sintesa hasil gasifikasi memiliki rasio H₂/CO sekitar 0.6-0.8, sedangkan sintesis Fischer-Tropsch membutuhkan rasio tersebut sekitar 2. Karenanya, gas sintesa akan mengalami shift reaction untuk menambahkan H₂ hingga memenuhi persyaratan berlangsungnya sintesis Fischer-Tropsch. Shift reaction berlangsung dengan mekanisme sebagai berikut:
CO + H₂O -> CO₂ + H₂
Katalis yang digunakan dalam shift reaction adalah Fe₃O₄ atau logam-logam transisi yang lain. Reaksi ini sangat sensitif terhadap temperatur dengan kecenderungan bergeser ke arah reaktan jika temperatur dinaikkan.
Reaksi Fischer-Tropsch menghasilkan hidrokarbon dengan panjang rantai yang bervariasi dengan mereaksikan campuran karbon monoksida dengan hidrogen (gas sintesis). Saat ini, reaksi ini dioperasikan secara komersial oleh Sasol di Afrika Selatan (dari gas sintesis batubara) dan Shell di Malaysia (dari gas sintesis gas alam). Produk yang dihasilkan oleh reaksi F-T adalah hidrokarbon dengan panjang rantai yang bervariasi. Selektivitas cairan yang tinggi sangat diharapkan untuk mendapatkan jumlah maksimum dari hidrokarbon rantai panjang. Perolehan C1-C4 akan menurun seiring dengan meningkatnya selektivitas C5+. Keberadaan C1-C4 pada offgas dapat digunakan secara efisien pada turbin gas sebagai pembangkit listrik.
Proses F-T umumnya beroperasi pada rentang tekanan dan temperatur sebesar 20-40 bar dan 180-250°C. Semakin tinggi tekanan parsial H₂ dan CO akan memberikan selektivitas yang semakin tinggi untuk C5+. Banyaknya inert pada syngas akan menurunkan tekanan parsial H₂ dan CO dan menurunkan selektivitas C5+.
Jika produk akhir yang diinginkan adalah diesel, produk F-T memerlukan hydrocracking. Hidrogen ditambahkan untuk memutuskan ikatan rangkap setelah F-T-liquids direngkah secara katalitik dengan menggunakan hidrogen. Produk F-T telah seluruhnya bersih dari sulfur, nitrogen, nikel, vanadium, asphaltene dan aromatik yang selama ini ditemukan dalam produk pengilangan minyak bumi. F-T diesel dengan angka cetane yang sangat tinggi juga dapat digunakan sebagai komponen blending untuk meningkatkan kualitas solar pada umumnya. Produk cair dari sintesa Fischer-Tropsch ini sangat sesuai untuk digunakan pada kendaraan dengan fuel cell.
Namun, penerapan teknologi ini membutuhkan biaya investasi yang sangat besar dengan pay back period sekitar 15-20 tahun. Perhitungan dilakukan berkaitan dengan feasibilitasnya untuk diterapkan di Indonesia, karenanya beberapa asumsi perhitungan juga disesuaikan dengan kondisi di Indonesia seperti bahan baku yang digunakan adalah tandan kosong sawit (TKS) dengan harga Rp 500,-/kg dan harga bahan bakar BTL ini sama dengan harga BBM di Indonesia tanpa subsidi (berarti sekitar Rp10.000 untuk bensin dan Rp8.000 untuk solar). Perhitungan dilakukan tanpa mempertimbangkan nilai suku bunga yang berlaku, karena pabrik tidak mengalami keuntungan jika suku bunga diterapkan. Berdasarkan perhitungan tersebut serta mempertimbangkan daya beli masyarakat, tampaknya teknologi ini belum memungkinkan untuk diterapkan di Indonesia. Kira-kira apa ya yang harus dimiliki atau dicapai Indonesia kalau ingin menerapkan teknologi BTL?
sumber klik sini

biomassa

Biomass merupakan bahan energi organik yang berasal dari alam termasuk didalamnya tumbuhan dan hewan. Biomass juga mengacu pada sampah yang dapat diurai melalui proses bio (biodegradable wastes). Bahan organik yang diproses melalui proses geologi seperti batubara dan minyak tidak digolongkan kedalam kelompok biomass [1].
Biomass termasuk bahan energi yang dapat diperbaharui karena dapat selalu ditumbuhkan. Energi yang terdapat dalam biomass berasal dari sinar matahari selama proses foto sintesis (lihat Gambar 1). Energi yang tersimpan dalam biomass dapat digunakan secara langsung dan dapat juga diubah menjadi bentuk cair atau gas.

Gambar 1. Proses fotosintesis [2] Reaksi kimia selama proses fotosintesis dapat dijelaskan sebagai berikut:

Karena biomass dapat berasal dari beragam jenis tumbuhan dan hewan, maka sifat dari biomass untuk menghasilkan energi juga sangat tergantung dari sumbernya. Tabel berikut menunjukkan beberapa hasi uji proximate dan uji ultimate [*] dari berbagai jenis biomas. Tabel hasil uji proximate dan ultimate dari berbagai jenis biomas [
*]
Tabel hasil uji proximate dan ultimate dari berbagai jenis bahan bakar padat lain [
*]
Dari sini terlihat cukup jelas bahwa pada umumnya biomass berbeda dengan bahan bakar padat lain seperti batubara dalam hal kadar
volatile, kadar karbon tetap, dan abu. Biomass umumnya mempunyai kadar volatile yang tinggi, kadar karbon tetap yang rendah dan kadar abu yang juga lebih rendah dibandingkan pada batubara.

Nilai kalor rendah (LHV) biomass (15-20 MJ/kg) lebih rendah dibanding nilai kalor batubara (25-33 kJ/kg) dan bahan bakar minyak (gasoline, 42,5 MJ/kg). Artinya untuk setiap kg biomas hanya mampu menghasilkan energi 2/3 dari energi 1 kg batubara dan ½ dari energi 1 kg gasoline. Nilai kalor berhubungan langsung dengan kadar C dan H yang dikandung oleh bahan bakar padat. Semakin besar kadar keduanya akan semakin besar nilai kalor yang dikandung. Menariknya dengan proses charing (pembuatan arang), nilai kalor arang yang dihasilkan akan meningkat cukup tajam. Sebagai gambaran, dari hasil proses pembuatan arang batok kelapa pada temperatur 750oC dapat dihasilkan arang dengan nilai kalor atas (HHV) 31 MJ/kg. Nilai ini setara dengan nilai kalor batubara kelas menengah ke atas. Coba bandingkan dengan arang batubara yang mempunyai nilai kalor atas 35 MJ/kg.
Nilai kalor rendah (LHV, lower heating value) adalah jumlah energi yang dilepaskan dari proses pembakaran suatu bahan bakar dimana kalor laten dari uap air tidak diperhitungkan, atau setelah terbakar, temperatur gas pembakaran dibuat 150oC. Pada temperatur ini, air berada dalam kondisi fasa uap.
Jika jumlah kalor laten uap air diperhitungkan atau setelah terbakar, temperatur gas pembakaran dibuat 25oC, maka akan diperoleh nilai kalor atas (HHV, higher heating value). Pada temperatur ini, air akan berada dalam kondisi fasa cair.

Karena biomas mempunyai kadar volatil yang tinggi (sekitar 60-80%) dibanding kadar volatile pada batubara, maka biomas lebih reaktif dibanding batubara. Perbandingan bahan bakar (fuel ratio, FR) dinyatakan sebagai perbandingan kadar karbon dengan kadar volatil. Untuk batubara, FR ~ 1 – 10. Untuk gambut, FR ~ 0.3. Untuk biomass, FR ~ 0.1. Untuk plastik, FR ~ 0. Analisis proximat untuk beberapa jenis bahan bakar padat dapat dilihat pada gambar di bawah.
Gambar. Analisis proximat untuk beberapa jenis bahan bakar padat.
Diluar analisis proximat, biomass juga mengandung abu dan air (lihat Gambar di bawah). Perlu ditekankan disini bahwa umumnya hasil analisis ultimat dan proximat akan diberi tambahan keterangan daf. Arti dari daf (dry ash free) adalah hasil analsisnya tidak mengikutkan abu dan air. Mass biomass awal umumnya diistilahkan sebagai as received (mengandung air, abu, volatil, dan karbon). Kadar abu dari biomass berkisar dari 1% sampai 12% untuk kebanyakan jerami-jeramian dan bagas. Abu dari biomass lebih ramah dibandingkan abu dari batubara karena banyak mengandung mineral seperti fosfat dan potassium. Pada saat pembakaran maupun gasifikasi, abu dari biomas juga lebih aman dibandingkan abu dari batubara. Dengan temperature operasi tidak lebih dari 950oC atau 1000oC, abu dari biomass tidak menimbulkan terak. Abu biomas mempunyai jumlah oxida keras (silica dan alumina) yang lebih rendah.


Gambar. Definisi analisis ultimat dan prximat.
Tergantung dari jenisnya, biomass tersusun dari selulosa, hemiselulose dan lignin. selulosa dan hemiselulosa adalah bentuk polimer dari glukosa. Lihat dipenjelasan sebelumnya bagaimana glukosa dibentuk selama proses fotosintesis. Hemiselulosa lebih sederhana dibanding sesulosa sehingga lebih mudah di hidrolisis menjadi gula atau produk lain. Lignin adalah polimer berpori dan dalam proses gasifikasi, misalnya berhubungan langsung dengan kadar arang yang dihasilkan.

Gambar. Gugus selulosa, hemiselulosa, lignin, dan glukosa
Sebagai contoh, kayu terdiri dari selulosa (40% – 50%), hemiseulosa (15% – 25%), dan lignin (15% – 30%). Ekstraktif ditemukan dalam kayu keras dan kayu lunak dalam jangkauan 2-16% [1]. Struktur dari kayu keras lebih komplek dibandingkan kayu lunak. Gugus kimia dari glukosa, selulosa, hemiselulosa dan lignin dapat dilihat pada Gambar di bawah.
Ref:
[1] Di Blasi, C., Branca, C., Santoro, A., Hernandez, E., 2001, Pyrolytic Behavior and Products of Some Wood Varieties. Combustion and Flame, 124, 165-177.

sumber dari sini

Menyulap Biomassa Menjadi Energi

Sejak zaman purba manusia telah mengenal pembakaran biomassa. Pembakaran bersifat sederhana, biomassa dibakar dan menghasilkan panas yang digunakan untuk berbagai macam kebutuhan.cara seerhana ini menjadikan produk energi yang dihasilkan menjadi tidak efektif dan efisien.
Zaman sekarang, ketika teknologi mulai maju, teknologi pengolahan biomassa menjadi energi mengalami kemajuan pula. Dibawah ini akan di jelaskan berbagai macam bentuk pengolahan biomassa menjadi energi melalui pembakaran ataupun proses non-pembakaran.

Thermochemical
Proses ini terbagi menjadi 3 bagian yaitu : 

Pembakaran langsung

Pembakaran langung telah dilakukan sejak zaman dahulu. Biomass dikeringkan untuk menghilangkan kadar air dan langsung dibakar kedalam api. Salah satu contoh proses pembakaran langusng yang sampai saat ini amsih dipergunakan adalah pembakaran pada boiler/tungku pabrik gula. Ampas tebu hasil ekstraksi gula, setelah dikeringkan di masukan kedalam boiler. Panas yang dihasilkan akan mendidihkan air dalam boiler sehingga timbul uap. Uap ini lah yang di pergunakan sebagai penggerak turbin untuk menghasilkan energi listrik

Gasifikasi

Gasifikasi merupakan suatu proses untuk mengkonversi material karbon seperti batubara, minyak dan biomassa kedalam karbon monoksida dan hidrogen dengan mereaksikan material pada temperatur tinggi dengan mengkontrol oksigen. Hasil campuran gas disebut gas sintesis (synthesis gas) atau biasa disebut dengan syngas. Gasifikasi merupakan metode yang efisien dalam mengkonversi material orgranik menjadi energy dan merupakan aplikasi yang bersih.
Keuntungan dari proses gasifikasi ini adalah sangat efisien bila dibandingkan dengan pembakaran langsung. Gas sintetik memiliki dua keuntungan yaitu bisa dibakar langsung menggunakan mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) ataupaun diekstak menjadi methaanol dan hidrogen.

Pirolisis

Pirolisis merupakan suatu proses dekomposisi material organic dengan panas tanpa mengandung oksigen. Bila oksigen ada pada suatu reactor pirolisis maka akan bereaksi dengan material sehingga membentuk abu(ash). Untuk menghilangkan oksigen, pada proses pirolisis biasanaya di bantuk oleh aliran gasn inner sebgai fungsi untuk mengikat oksigen dan mengeluarkan dari reactor.
Produk pirolisis berupa gas, fluida carir dan padat berupa carbon dan abu. Gas hasil pirolisis dapat diekstrak menjadi bahan bakar gas. Sedangkan carbon dapat dimanfaatkan menjadi bahan bakar padat.

Biochemical

Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik dengan bantuan bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa melibatkan oksigen disebut anaerobik digestion Gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50 % ) berupa metana. material organik yang terkumpul pada digester (reaktor) akan diuraiakan menjadi dua tahap dengan bantuan dua jenis bakteri. Tahap pertama material orgranik akan didegradasi menjadi asam asam lemah dengan bantuan bakteri pembentuk asam. Bakteri ini akan menguraikan sampah pada tingkat hidrolisis dan asidifikasi. Hidrolisis yaitu penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang seperti lemak, protein, karbohidrat menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan asifdifikasi yaitu pembentukan asam dari senyawa sederhanaSetelah material organik berubah menjadi asam asam, maka tahap kedua dari proses anaerobik digestion adalah pembentukan gas metana dengan bantuan bakteri pembentuk metana seperti methanococus, methanosarcina, methano bacterium.

Anaerobik Digestion

Perkembangan proses Anaerobik digestion telah berhasil pada banyak aplikasi. Proses ini memiliki kemampuan untuk mengolah sampah / limbah yang keberadaanya melimpah dan tidak bermanfaat menjadi produk yang lebih bernilai. Aplikasi anaerobik digestion telah berhasil pada pengolahan limbah industri, limbah pertanian limbah peternakan dan municipal solid waste
Ada beberapa jenis reaktor biogas yang dikembangkan diantaranya adalah reactor jenis kubah tetap, reaktor terapung , raktor jenis balon, jenis horizontal, jenis lubang tanah, jenis ferrocement. Dari keenam jenis digester biogas yang sering digunakan adalah jenis kubah tetap dan jenis Drum mengambang. Beberapa tahun terakhi ini dikembangkan jenis reaktor balon yang banyak digunakan sebagai reaktor sedehana dalam skala kecil.
         
Reaktor kubah tetap (Fixed-dome)

Reaktor ini disebut juga reaktor china. Dinamakan demikian karena reaktor ini dibuat pertama kali di chini sekitar tahun 1930 an, kemudian sejak saat itu reaktor ini berkembang dengan berbagai model. Pada reaktor ini memiliki dua bagian yaitu digester sebagai tempat pencerna material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri,baik bakteri pembentuk asam ataupun bakteri pembentu gas metana. bagian ini dapat dibuat dengan kedalaman tertentu menggunakan batu, batu bata atau beton. Strukturnya harus kuat karna menahan gas aga tidak terjadi kebocoran. Bagian yang kedua adalah kubah tetap (fixed-dome).
Dinamakan kubah tetap karena bentunknya menyerupai kubah dan bagian ini merupakan pengumpul gas yang tidak bergerak (fixed). Gas yang dihasilkan dari material organik pada digester akan mengalir dan disimpan di bagian kubah.Keuntungan dari reaktor ini adalah biaya konstruksi lebih murah daripada menggunaka reaktor terapung, karena tidak memiliki bagian yang bergerak menggunakan besi yang tentunya harganya relatif lebih mahal dan perawatannya lebih mudah. Sedangkan kerugian dari reaktor ini adalah seringnya terjadi kehilangan gas pada bagian kubah karena konstruksi tetapnya.

Reaktor floating drum

Reaktor jenis terapung pertama kali dikembangkan di india pada tahun 1937 sehingga dinamakan dengan reaktor India. Memiliki bagian digester yang sama dengan reaktor kubah, perbedaannya terletak pada bagian penampung gas menggunakan peralatan bergerak menggunakan drum. Drum ini dapat bergerak naik turun yang berfungsi untuk menyimpan gas hasil fermentasi dalam digester. Pergerakan drum mengapung pada cairan dan tergantung dari jumlah gas yang dihasilkan.
Keuntungan dari reaktor ini adalah dapat melihat secara langsung volume gas yang tersimpan pada drum karena pergerakannya. Karena tempat penyimpanan yang terapung sehingga tekanan gas konstan. Sedangkan kerugiannya adalah biaya material konstruksi dari drum lebih mahal. faktor korosi pada drum juga menjadi masalah sehingga bagian pengumpul gas pada reaktor ini memiliki umur yang lebih pendek dibandingkan menggunakan tipe kubah tetap.

Reaktor balon

Reaktor balon merupakan jenis reaktor yang banyak digunakan pada skala rumah tangga yang menggunakan bahan plastik sehingga lebih efisien dalam penanganan dan perubahan tempat biogas. reaktor ini terdiri dari satu bagian yang berfungsi sebagai digester dan penyimpan gas masing masing bercampur dalam satu ruangan tanpa sekat. Material organik terletak dibagian bawah karena memiliki berat yang lebih besar dibandingkan gas yang akan mengisi pada rongga atas.





Fermentasi

Fermentasi merupakan salah satu proses anaerob yang mengkonversi glukosa, fruktora dan s sukrosa menjadi etanoll dan karbon dioksida. Etanol dari gula sebagai bahan bakar digunakan sebagai campuran premium (bensin) telah di aplikasikan secara luas oleh beberapa engara di amerika dan eropa yaitu brazil, amerika, prancis, swedia dan spanyol. Campuran antara ethanol dan premium memiliki keuntungan dari kandungan emisi yang di hasilkan yaitu menurunkan angka NO.
Reaksi yang terjadi dalam proses fermentasi memecah glukosa (sukrosa atau fruktosa), (C₆H₁₂O₆), dan menghasilkan menjadi etanol (2C₂H₅OH) dan energi. reaksi ini merupaka jenis ekstoterm dengan menghasilkan panas atau energi. .

Persamaan Reaksi Kimia
C₆H₁₂O₆ + 2C₂H₅OH + 2CO₂ + energy

Chemical
Ekstraksi mekanik merupakan proses chemical yangpada prinsipnya proses ekstraksi biomassa menjadi energy dengan memberikan tekanan atau peremasan biomassa sehingga kandungan minyak akan keluar, Hasil akhir yang diperoleh pada proses ekstraksi adalah caira / liquid. Sisa dari proses ini berupa ampas yang kemanfatannya masih bias ditingkatkan sebagai bahan baker padat ataupun diolah menjadi arang aktif yang berguna bagi indsutri.

Referensi
www.poweralternatives.com
www.learnnc.com
Singh, R.K and Misra, 2005, Biofels from Biomass, Department of Chemical Engineering National Institue of Technology, Rourkela
Presiden Republik Indonesia, 2006, Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 Tentang Kebijakan Energi Nasional, Jakarta
Prihandana, R. dkk, 2007, Meraup Untung dari Jarak Pagar, Jakarta , P.T Agromedia Pustaka
Tim Nasional Pengembangan BBN, 2007, BBN, Bahan Bakar Alternatif dari Tumbuhan Sebagai Pengganti Minyak Bumi
Daugherty E.C, 2001, Biomass Energy Systems Efficiency:Analyzed through a Life Cycle Assessment, Lund Univesity.
Instruksi Presiden, Instruksi Preiden No 1 tahun 2006 tertanggal 25 januari 2006 tentang penyediaan dan pemanfaatan bahan bakar nabati (biofuels), sebagai energi alternative, Jakarta.
Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi, 2004, Potensi energi terbaharukan di Indonesia, Jakarta