Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan...

8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG

1/47


2/47

Outline Presentasi

Pendahuluan

Proses Gasifikasi

Teknologi Gasifikasi

Proses Sabatier (sintesis metana)

Hasil Bio-metana dari Biomassa

Kegunaan Lain Syn-gas Hasil Gasifikasi Biomassa

Biomassa menjadi Bio-CMG


3/47

PENDAHULUAN

Biomass menjadi Bio-CMG


4/47

Potensi Biomassa di Indonesia

Biomass waste

Solid wastefrom palm oil

production

20 milliontons/year

Bagasse

12 milliontons/year

Biomass waste from

industrialforest

54 milliontons/year

Plantationfield

12 miliiontons/year



5/47

Kapasitas Terpasang dan Potensi PLT

Biomassa di Indonesia


6/47

Konsep Sintesis Metana dari Biomassa



7/47

Perbandingan Proses Termokimia dan Biokimia

Termokimia Biokimia

1. Temperatur tinggi 1. Temperatur rendah

2. Tekanan tinggi 2. Tekanan rendah

3. Membutuhkan katalis logam 3. Membutuhkan katalis enzim

4. Tidak menggunakan organisme 4. Membutuhkan organisme dan

kontrol organisme relatif sulit

5. Reaksi relatif sedikit sensitif

terhadap kondisi reaksi

5. Reaksi sangat sensitif terhadap

kondisi reaksi

6. Waktu reaksi relatif cepat 6. Waktu reaksi relatif lama

7. Ukuran reaktor relatif lebih kecil 7. Ukuran reaktor relatif lebih besar



8/47

Sintesis Metana dengan Termokimia

BiomassaProses

GasifikasiSyn-gas

ProsesSebatier

Metana

Sintesis metana dengan proses termokimia pada skalabesar akan lebih efisien dibandingkan denga proses biokimia. Hal

ini karena waktu reaksi relatif lebih singkat dan ukuran alat lebih

kecil.

Tetapi, kelemahan proses termokimia adalah membutuhkan

energi yang relatif tinggi untuk mencapai suhu dan tekananoperasi yang tinggi.

Alur sintesis metana denga proses termokimia adalah sebagai

berikut :



9/47

Kebijakan Energi Pemerintah Indonesia



10/47

PROSES GASIFIKASI

Gasifikasi Batubara


11/47

Konsep Proses Gasifikasi



12/47

Proses Gasifikasi

Gasifikasi adalah sebuah proses kimia secara termal darimaterial organik menjadi bahan bakar gas (syn-gas) pada suhu

yang tinggi dan keberadaan oksigen yang terbatas (Higman and

Burgt, 2003).

Proses gasifikasi membutuhkan medium, disebut gasifying

medium, yang mempunyai unsur oksigen. Gasifying mediummenyediakan unsur oksigen untuk bereaksi dengan batubara

membentuk karbon monoksida (CO). Gasifying medium yang

sering digunakan adalah udara, oksigen dan steam.

Syn-gas secara umum terdiri dari gas hidrogen (H2), karbon

monoksida (CO), metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2)(Bridgwater, 1995). Selain bahan bakar gas, proses gasifikasi juga

menghasilkan produk padat (char) dan produk cair (bio-oil),

seperti diilustrasikan pada Gambar 1.

Gasifikasi Batubara


13/47

Proses Gasifikasi

Gambar 1. Alur skematik proses gasifikasi batubara

Gasifikasi Batubara


14/47

Proses Gasifikasi

Empat proses utama di dalam gasifikasi adalah sebagai berikut.

Gasifikasi Batubara


15/47

Proses Gasifikasi

Reaksi-reaksi utama pada gasifikasi adalah sebagai berikut.

Pyrolysis

Biomass + heat Char + Tar (bio-oil) + Gas (CO,

CO2, H2, CH4)

Combustion (Oxidation)C(s) + ½ O2(g) 2CO(g)

CO(g) + ½ O2(g) CO2(g)

C(s) + O2(g) CO2(g)

H2(g) + ½ O2(g) H2O(g)

Gasifikasi Batubara


16/47

Proses Gasifikasi

Reaksi-reaksi utama pada gasifikasi adalah sebagai berikut.

Reduction

C(s) + CO2(g) 2CO(g) (Boudouard reaction)

C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) (Water-gas reaction)

C(s) + H2(g) 2CH4(g) (Methanation)

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) (Water-gas shift)

CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) (Steam-methane

reforming)

Gasifikasi Batubara


17/47

Komposisi Syn-gas

Komposisi syn-gas hasil gasifikasi secara umum dapatdigambarkan sebagai berikut :

Gasifikasi Batubara


18/47

TEKNOLOGI GASIFIKASI

Gasifikasi Batubara


19/47

Teknologi Gasifikasi

Teknologi gasifikasi dibedakan berdasarkan jenis gasifier yangdigunakan. Menurut Basu (2013), ada tiga jenis gasifier kontinyu

yang digunakan untuk gasifikasi batubara.

1. Moving-bed Gasifier

2. Fluidized-bed Gasifier

3. Entrained-flow Gasifier

Gasifikasi Batubara


20/47

1. Moving-bed Gasifier

Moving-bed gasifier merupakan gasifier dengan tumpukanbatubara yang bergerak dari atas ke bawah tanpa terfluidisasi.

Setiap batubara akan melewati semua zona proses gasifikasi di

dalam gasifier secara teratur.

Ada dua tipe moving-bed gasifier :

Updraft gasifier

Downdraft gasifier

Gasifikasi Batubara


21/47

1. Moving-bed Gasifier (Updraft gasifier)

Updraft gasifier merupakan moving-bed gasifier dengan produk gaskeluar pada bagian atas gasifier. Gasifying medium dipanaskan dan

diumpankan ke dalam gasifier melalui lubang pada bagian bawah

gasifier.

Gasifikasi Batubara


22/47

1. Moving-bed Gasifier (Downdraft gasifier)

Downdraft gasifier merupakan moving-bed gasifier dengan produkgas keluar pada bagian bawah gasifier. Gasifying medium dipanaskan

dan diumpankan ke dalam gasifier melalui lubang pada bagian

tengah gasifier atau tepat di bawah zona pirolisis.

Gasifikasi Batubara


23/47

2. Fluidized-bed Gasifier

Fluidized-bed gasifier merupakan gasifier dengan batubara yangterfluidisasi di dalam gasifier. Batubara diumpankan pada bagian atas

atau samping gasifier. Gasifying medium diumpankan pada bagian

bawah gasifier dan sekaligus digunakan sebagai gas yang

memfluidisasi batubara. Sedangkan, produk gas keluar pada bagian

atas gasifier.

Gasifikasi Batubara


24/47


Entrained-flow gasifier merupakan gasifier dengan batubaradiumpankan bersama dengan gasifying medium ke dalam gasifier.

Untuk memudahkan dalam pengumpanan ke dalam gasifier,

terutama jika bertekanan, umpan batubara dapat dicampur dengan

air membentuk slurry . Gasifying medium dijaga pada kecepatan tinggi

untuk meng-entrain batubara.

Ada dua tipe Entrained-flow gasifier :

A. Batubara dan gasifying medium diumpankan melalui samping-

bawah gasifier.B. Batubara dan gasifying medium diumpankan melalui atas gasifier.

Gasifikasi Batubara


25/47


Gasifikasi Batubara


26/47

Rangkuman Teknologi Gasifier

Rangkuman perbedaan pola aliran beberapa tipe gasifier :

Gasifikasi Batubara


27/47

Rangkuman Teknologi Gasifier

Rangkuman perbedaan jenis gasifier :

Gasifikasi Batubara


28/47

Proses Sabatier

(Sintesis Metana)

Gasifikasi Batubara


29/47

Proses Sabatier (sintesis metana)

Proses Sabatier adalah proses kimia secara termal yang

mereaksikan karbon dioksida dengan hidrogen menjadi metana

dengan bantuan katalis.

Proses Sabatier berlangsung pada temperatur optimal antara 250

– 300o

C.

Proses Sabatier membutuhkan katalis nikel atau ruthenium yangdiembankan pada alumina untuk mempercepat reaksi dan

meningkatkan selektivitas reaksi.

Reaksi pada Proses Sabatier :

Gasifikasi Batubara

2 4 ↔ 2 O + 165 kJ/mol


30/47

Konsep Proses Sabatier (sintesis metana)

Palm Empty Fruit Bunchesto Engine Fuel


31/47

Hasil Bio-metana dariBiomassa

Gasifikasi Batubara


32/47


Potensi limbah biomassa di Indonesia yang dapat dikonversi

menjadi energi adalah 98 juta ton per tahun.

Apabila biomassa tersebut dikonversi menjadi metana dengan

proses gasifikasi dan proses Sabatier, maka perkiraan metana

yang dihasilkan adalah sebesar 2,22 TSCF/tahun atau setara

dengan kalor 5,65 x 1014

kkal/tahun. Konsumsi LPG di Indonesia pada tahun 2014 diprediksi

mencapai 6,1 juta ton atau setara dengan kalor sebesar 6,84 x

1013 kkal.

Konsumsi Premium di Indonesia pada tahun 2014 diprediksi

mencapai 40 juta kL atau setara dengan kalor sebesar 4,05 x1014 kkal.

Gasifikasi Batubara


33/47

Diagram hasil bio-metana dari biomassa

Gasifikasi Batubara

Biomassa(98 juta ton/th)

Proses Gasifikasidan Sabatier

Bio-metana

(2,22 TSCF/th)

Subtitusi LPG

(0,28 TSCF/th)

Subtitusi Premium

(1,60 TSCF/th)

Subtitusi BBM lain

(0,34 TSCF/th)


34/47


Bio-metana digunakan sebagai pengganti LPG dalam bentuk Bio-

Compressed Methane Gases (Bio-CMG). Bio-metana ditekan

hingga 11 bar untuk disalurkan ke industri atau rumah tangga

melalui jaringan pipa gas.

Sedangkan bio-metana juga digunakan sebagai pengganti

Premium dalam bentuk Bio-CMG dengan memodifikasi sistempengumpanan bahan bakar pada mesin kendaraan.

Bio-metana ditekan hingga 11 bar untuk disalurkan ke stasiun

pengisian bahan bakar gas (SPBG) melalui jaringan pipa gas.

Kemudian Bio-CMG diisikan ke tangki bahan bakar kendaraan

dengan tekanan 200 bar. Kekurangan dari teknologi bahan bakar gas adalah tekanan

penyimpanan pada kendaraan yang sangat tinggi sehingga

memiliki resiko yang sangat tinggi pula.

Gasifikasi Batubara


35/47

Kegunaan Lain Syn-gasHasil Gasifikasi Biomassa

Gasifikasi Batubara


36/47

Kegunaan Syn-gas

Syn-gas merupakan produk utama dalam proses gasifikasi biomassa.

Berbagai macam kegunaan syn-gas adalah sebagai berikut.

Gasifikasi Batubara


37/47

Kegunaan Syn-gas

Penggunaan syn-gas secara langsung adalah untuk :

1. bahan bakar boiler

2. power generation

3. hydrogen treatment

4. fuel cells

Penggunaan syn-gas secara tidak langsung adalah untuk :

1. pupuk urea

2. metanol

3. etanol

4. bahan bakar sintetis

5. bahan kimia

Gasifikasi Batubara


38/47

Sintesis pupuk urea

Sintesis ammonia dari syn-gas hasil gasifikasi batubara sesuai

dengan reaksi berikut. Sintesis ammonia

Reaksi sintesis ammonia membutuhkan kondisi operasi reaktorpada suhu 350-550oC dan tekanan 100-250 bar. Katalis yangdigunakan dalam sintesis ammonia adalah besi.

Sintesis pupuk urea

Reaksi sintesis urea dijalankan pada reaktor dengan suhu 180-190oC dan tekanan 140-150 bar.

Gasifikasi Batubara

3 ↔ 2

2 ↔ ()


39/47

Sintesis ammonia

Diagram proses sintesis ammonia dari syn-gas hasil gasifikasi

batubara adalah :

Gasifikasi Batubara


40/47

Sintesis pupuk urea

Diagram proses sintesis urea dari ammonia dan karbondioksida

adalah :

Gasifikasi Batubara


41/47

Sintesis metanol

Sintesis metanol dari syn-gas hasil gasifikasi batubara dapat

dilakukan dengan beberapa teknologi proses dan reaksi.

Gasifikasi Batubara


42/47

Sintesis metanol

Gasifikasi Batubara


43/47

Sintesis etanol

Sintesis etanol dari syn-gas hasil gasifikasi batubara dapat dilakukan

dengan dua cara:

Prosess Fischer-Tropsch (FT)

Reaksi FT dijalankan pada reaktor dengan suhu 150-300oC dan

tekanan hingga 50 bar. Katalis yang digunakan adalah besi dancobalt.

Proses fermentasi

Reaksi fermentasi dijalankan pada reaktor dengan suhu 37-40oC

dan tekanan atmosferis. Bakteri yang digunakan adalah

Butyribacterium methylotrophicum dan Clostridium sp.

Gasifikasi Batubara

6 3 O → 5 4

6 2 → 5 3 O

2 4 ↔ 5 O


44/47

Sintesis etanol

Diagram proses sintesis ethanol dari syn-gas hasil gasifikasi

batubara adalah :

Gasifikasi Batubara


45/47

Sintesis bahan bakar sintetik

Sintesis bahan bakar sintetik dari syn-gas hasil gasifikasi batubara

dilakukan dengan cara:

Prosess Fischer-Tropsch (FT)

Reaksi FT dijalankan pada reaktor dengan suhu 150-300oC dantekanan hingga 50 bar. Katalis yang digunakan adalah besi dan

cobalt.

Gasifikasi Batubara

(2 1) ↔ (+) O


46/47

Sintesis bahan bakar sintetik

Diagram proses sintesis ethanol dari syn-gas hasil gasifikasi

batubara adalah :

Gasifikasi Batubara


47/47

THANK YOU

Gasifikasi Batubara

Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan...

Documents

Transcript of Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan...