MAKALAH

GASIFIKASI BIOMASSA

Disusun Oleh:

1. Ardhy Hardiyanto P I05100052. Donny Chandra I05100113. Ester Dwi Agustina I05100134. Firna Niwang Jati I05100155. Wiranto I0510039

JURUSAN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA2012

Kebutuhan energi yang semakin meningkat seiring dengan meningkatnya

pembangunan nasional. Dewasa ini, minyak bumi masih berperan sebagai sumber

utama energi di dalam negeri, sehingga pemakaiannya akan meningkat sementara

cadangan energy terbatas, menyebabkan pengelolaannya harus dilakukan secara

efisien. Di samping itu, ketergantungan terhadap minyak bumi tidak dapat

dipertahankan lagi dalam jangka panjang, sehingga diperlukan upaya untuk

mensubstitusi minyak bumi melalui melalui pengembangan dan pemanfaatan

energy baru terbarukan, yaitu tenaga surya, angin, biomassa, gambut dan

sebagainya. Salah satu energy alternatif yang dapat dikembangkan di Indonesia

pada saat ini maupun masa mendatang adalah biomasa yang berasal dari kayu,

serbuk gergaji, sekampadi, sampah, dan lain-lainnya .Indonesia yang secara

geografis berada pada daerah tropis, memiliki ketersediaan forest biomass dan

limbah pertanian yang sangat melimpah. Terdapat beberapa metode konversi

biomassa menjadi sumber energy khususnya secara termokimia antara lain

pembakaran (combustion), pirolisis (pyrolisis), gasifikasi (gasification),

karbonisasi (carbonization) dan pencairan (liquefaction) Pilihan teknologi yang

mulai dikembangkan adalah gasifikasi biomassa, dimana gas bakar dari reactor

mampu dikonversi menjadi energy listrik dan gas buangnya dimanfaatkan sebagai

pemasok panas pada proses desorpsi mesin pendingin adsorpsi.

Gasifikasi merupakan proses pengolahan bahan organic padat menjadi

gas-gas pembakaran seperti metana, karbonmonoksida, dan hidrogen. Parameter

yang berpengaruh terhadap gasifikasi biomassa antara lain Kandungan energi,

Kadar air, Ukuran rata-rata dan bentuk, Distribusi ukuran, Densitas curah, Kadar

volatile matter, Kadar abu dan komposisi kimia abu, Unsur penyusun (sesuai

analisa ultimat)

 Biomassa sebagai sumber alternative dapat dijadikan sebagai sumber

energy pengganti BBM untuk pembangkit listrik di daerah terpencil. Selain itu

konversi biomassa menjadi sumber energy listrik memiliki banyak keuntungan

yaitu :lebih murah, dapat mensubtitusi bahan bakar, lebih ramah lingkungan dan

polutan gas buang dari motor pembangkit tenaga dapat digunakan sebagai sumber

panas pada system pendingin adsorpsi.

Sumber Daya Biomassa

1. Tanaman Pangan/Pakan

Sumber gula/pati

Menghasilkan lemak/minyak

Mengandung protein (sangat jarang)

2. Limbah Organik

Sisa panen/industri pertanian, perkebunan, kehutanan

Kotoran ternak

Sampah padat perkotaan

3. Tanaman Kemurgi

Tanaman gula

Tanaman pati

Tanaman minyak (lemak maupun atsiri)

Tanaman lignoselulosa.

Bagan bahan baku biomass dari limbah organik

Tabel higher heating value (HHV) bahan baku gasifikasi biomass

Karakteristik Biomassa untuk proses gasifikasi

Kadar air biomassa tidak lebih dari 30%. Kadar air biomassa dapat

diturunkan dengan pengeringan. Biomassa kering memiliki kadar air

berkisar antara 10 – 15%.

Bentuk partikel mendekati bulat, kubus atau selinder. Bentuk partikel pipih

atau serbuk mengakibatkan hambatan aliran gas di dalam reaktor.

Ukuran partikel biomassa umpan gasifikasi antara 0,5 – 10,0 cm.

Bulk density umpan sebaiknya tidak kurang dari 250 kg/m2. Biomassa

dengan bulk density terlalu rendah mengakibatkan temperatur gasifikasi

kurang tinggi.

Parameter yang berpengaruh terhadap gasifikasi biomassa:

1. Kandungan energi

2. Kadar air

3. Ukuran rata-rata dan bentuk

4. Distribusi ukuran

5. Densitas curah

6. Kadar volatile matter

7. Kadar abu dan komposisi kimia abu

8. Unsur penyusun (sesuai analisa ultimat)

Proses Gasifikasi

Secara umum, gasifikasi melibatkan 4 tahapan proses berupa drying,

pirolisis, oksidasi parsial dan reduksi. Drying merupakan proses penguapan

kandungan air di dalam biomassa melalui pemberian panas pada interval suhu

100~300⁰C. Drying dilanjutkan dengan dekomposisi termal kandungan volatile

matter berupa gas dan menyisakan arang karbon, dimana proses ini biasa disebut

pirolisis. Pirolisis merupakan proses eksoterm yang melepas sejumlah panas pada

interval suhu 300~900⁰C. Selanjutnya sisa arang karbon akan mengalami proses

oksidasi parsial, dimana proses ini merupakan proses eksoterm yang melepas

panas pada interval suhu diatas 900⁰C. Panas yang dilepas dari oksidasi parsial ini

digunakan untuk mengatasi kebutuhan panas dari reaksi reduksi endotermis dan

untuk memecah hidrokarbon yang telah terbentuk selama proses pirolisis. Proses

reduksi gas CO2dan H2O ini terjadi pada interval suhu 400~900⁰C. Reduksi gas

CO2 melalui reaksi kesetimbangan Boudouard equilibrium reactiondan reduksi

gas H2O melalui reaksi kesetimbangan water-gas reaction, dimana reaksi-reaksi

tersebut secara dominan dipengaruhi oleh suhu dan tekanan [Sudarmanta, B.,

2010].

Proses Pembersihan Gas Produser

1. Air : air dapat terpisah dengan cara pendinginan.

2. Pemisahan abu :

Untuk memisahkan abu(partikulat) biasanya digunakan siklon pemisah

Pencucian/pendinginan dengan air (wet scrubber), ukuran partikel yang

terkumpul ± 5µm

Filter(dust remover)

Granule-layer filter, menggunakan medium penyaring berupa lapisan

tumpukan butiran-butiran padat(misal: arang kayu, sekam padi dan serbuk

gergaji)

3. Penyisihan tar :

Metode primer, dekomposisi termal tar di dalam gasifier(misalnya dengan

pemilihan teknologi gasifier, pengendalian kondisi operasi dan

penambahan katalis)

Metode sekunder :

o Pencucian dengan air atau larutan alkali

o Penyaringan

o Perengkahan katalitik di reaktor terpisah

Jenis-jenis reaktor gasifikasi

1. Fixed-bed gasifier

Kelebihan fixed-bed gasifier adalah desainnya sederhana dan nilai

kalor gas produser 4 – 6 MJ/Nm3 (dapat mencapai 75% kandungan energi

biomassa). Tetapi kadar N2 dalam gas produser mengakibatkan

peningkatan ukuran peralatan dan pembersihan/pendinginan gas, serta

kandungan tar relatif tinggi.

a. Fixed-bed downdraft

Biomassa diumpankan dari bagian atas, media penggasifikasi

masuk dari bagian oksidasi dan gas produser keluar melalui bagian

reduksi. Suhu gas berkisar 900oC – 1000oCdengan komposisi tar relatif

rendah dan abu keluar dari bagian bawah. Reaktor downdraft

merupakan jenis gasifier yang paling banyak digunakan. Gasifier jenis

ini sesuai untuk biomassa berkadar volatile metter(VM) tinggi dan

berukuran relatif kecil.

b. Fixed-bed updraft

Biomassa diumpankan dari bagian atas, media penggasifikasi

masuk dari bagian bawah dan gas produser keluar di bagian atas dengan

suhu relatif rendah tetapi mengandung tar yang cukup tinggi(5% - 20%),

sedangkan abu keluar dari bagian bawah. Suhu operasi reaktor dapat

mencapai 1200oC dan gas produser dapat mencapai 10GJ/m2.jam. Reaktor

downdraft merupakan jenis gasifier yang paling banyak digunakan.

Gasifier jenis ini sesuai untuk gasifikasi batu bara atau biomassa berkadar

volatile metter(VM) rendah.

2. Fluidised bed gasifier

Kelebihan Fluidised bed gasifier adalah cocok untuk berbagai jenis

bahan baku, distributri suhu seragam, beroperasi pada efisiensi tinggi

(jumlah bahan baku yang tak terbakar sedikit) dan laju gasifikasi tinggi

karena bahan baku dan media penggasifikasi tercampur sempurna.

Kelemahan dari gasifier fluidized bed adalah gas produser banyak

mengandung partikulat padat, senyawa nitrogen, senyawa belerang dan

senyawa alkali. Hal ini dapat diatasi dengan system

pembersihan/pendinginan gas yang efektif.

a. Bubbling fluidised bed

Gasifier jenis ini beroperasi pada suhu 700oC – 900oC. gas

produser yang dihasilkan mengadung relatif sedikit tar (<1 – 3 g/Nm3).

b. Circulating fluidized bed

Suhu operasi dikendalikan pada kisaran 700 – 900 oC.

Tekanan operasi 0,11 – 0,15 MPa (atmosferik) atau 1,8 – 2.2 MPa

(tekanan tinggi) berpotensi dipakai sebagai bahan bakar turbin gas

nilai kalor gas produser yang dihasilkan: 5 – 15 MJ/Nm3. Terdapat

sirkulasi abu di sistem melalui siklon di bagian outlet.

3. Entrained-flow gasifier

Gasifier jenis ini umumnya digunakan untuk proses gasifikasi batu

bara (ukuran partikel serbuk). Beroperasi pada suhu ± 14000oC dan

tekanan 20 – 70 bar. Gas produsernya relatif bersih dan bebas dari tar,

sehingga cocok untuk bahan bakar gas turbin. Tapi abu yang terbentuk

cenderung menjadi slag. Macam-macam entrained-flow gasifier : top-fired

coal-water slurry, top-fired dry-coal dan side-fired dry-coal.

Faktor-faktor yang terkait dengan evaluasi ekonomi gasifikasi biomassa

1. Biaya sumber daya

Biaya sumber daya terdiri dari biaya bahan baku yang digunakan, limbah

dan biaya transportasi.

Contoh : - Sekam padi di PLTD Haur Geulis Rp. 0 / kg

- Tongkol Jagung di PLTD Pelaihari Rp. 400 / kg

- Pelepah Sawit di Riau Rp. 0 / kg

2. Biaya teknologi konversi

Biaya teknologi konversi bergantung pada jenis input biomassa, jenis

teknologi yang digunakan.

3. Biaya investasi dan biaya operasional

Pada awal pembuatan plant gasifikasi biomassa, pasti dibutuhkan biaya

investasi awal. Selain itu, setelah berjalannya proses gasifikasi diperlukan

biaya operasional. Besarnya biaya operasional tergantung kapasitas yang

diinginkan.

Contoh : PLTD Pelaihari

- Diesel-Genset 60 kVA Rp. 75.000.000

- Unit Gasifikasi 80 kg / jam Rp. 150.000.000

Keuntungan gasifikasi

• penghematan konsumsi BBM

• pemanfaatan sumber energi terbarukan setempat

• pengurangan emisi CO2 carbon credit

• sesuai dengan program nasional ketahanan energi dan pangan

• pengembangan sumber daya manusia dan peningkatan aktifitas ekonomi

masyarakat creating local activities/ business

Kesimpulan

• Penggunaan biomassa, sebagai sumber energi tradisional di negara

berkembang, akan memainkan peran penting membantu negara maju

mengurangi dampak pembakaran bahan bakar fosil jika segera dilakukan

tindakan penanaman kembali secara luas

• Biomassa sebagai salah satu sumber energi terbarukan membantu

menurunkan efek pemanasan global (global warming)

• contoh-contoh pengembangan teknologi pemanfaatan biomassa telah

disajikan atas dasar studi teoritik, pengalaman eksperimental dan uji-

lapangan

• pemanfaatan Biomassa tidak mengganggu, tetapi bahkan seiring dengan

produksi pangan/pakan dan diharapkan mendorong pengurangan

pencemaran

• proses gasifikasi dapat dijadikan salah satu pilihan teknologi konversi

biomassa menjadi bahan bakar gas

• penerapan teknologi gasifikasi biomassa perlu didorong menjadi program

nasional (keterlibatan aktif pemerintah melalui kebijakan) menghadapi

makin terbatasnya sumber energi konvensional

• pengembangan teknologi gasifikasi secara keseluruhan agar biaya

investasi, operasional dan perawatan rendah

DAFTAR PUSTAKA

Sudarmanta, B., (2010), “Variasi Rasio Gasifying Agent-Biomassa

Terhadap Karakterisasi Gasifikasi Biomassa Tongkol Jagung Pada Reaktor

Downdraft, Prosiding Seminar Nasional Perkembangan Riset dan Teknologi di

Bidang Industri ke 16, KPTU Fakultas Teknik UGM, Yogyakarta 27 Mei 2010,

hal TRTP15 - TRTP20

McKendry,P., 2002. Energy production from biomass (part 3): gasification

technologies Bioresource Technology,83, 55 – 63

Basu, P., 2010, Biomass Gasification and Pyrolysis Practical Design and

Theory, Academic Press, Amsterdam