Majari Magazine

Co-firing Batubara dengan Limbah Biomassa

by Anita Pravitasari on 15/06/09 at 11:24 pm | 2 Comments | |

Batubara saat ini banyak digunakan di unit pembangkit listrik, pembangkit kukus, dan tanur pada pabrik-pabrik. Penggunaan batubara di Indonesia diperkirakan akan terus meningkat karena dikeluarkannya Perpres No. 5 tahun 2006 yang menyatakan bahwa konsumsi batubara akan terus ditingkatkan hingga tahun 2025. Akan tetapi pembangkitan energi menggunakan batubara memiliki suatu kendala, yaitu pembakaran batubara menghasilkan emisi gas rumah kaca yang merupakan penyebab utama pemanasan global yang sedang marak diperdebatkan. Oleh karena itu, penggunaan batubara di masa depan sebaiknya dikurangi dan diganti dengan bahan bakar yang lebih ramah lingkungan.

Salah satu cara yang potensial untuk mengurangi konsumsi batubara sekaligus mengurangi emisi gas rumah kaca dari pembakaran batubara adalah co-firing batubara dengan limbah biomassa.

Co-firing

Co-firing batubara dengan limbah biomassa dapat mengurangi emisi gas rumah kaca

Co-firing merupakan suatu proses pembakaran dua material yang berbeda secara bersamaan. Dengan menggunakan co-firing, emisi dari pembakaran suatu bahan bakar fosil dapat dikurangi. Co-firing merupakan salah satu metode alternatif untuk mengubah biomassa menjadi tenaga listrik, yaitu dengan cara substitusi sebagian batubara dengan biomassa di dalam suatu coal boiler. Biomassa dikenal sebagai zero CO2 emission, dengan kata lain tidak menyebabkan akumulasi CO2 di atmosfer, dan biomassa juga mengandung lebih sedikit sulfur jika dibandingkan dengan batubara. Oleh karena itu,co-firing batubara dan biomassa menyebabkan menurunnya emisi CO2 dan jumlah polutan NOx dan SOx dari bahan bakar fosil.

Dengan co-firing, dampak korosi pada dinding pembakar akan diminimalisir.

Selain itu, pembakaran batubara dan limbah biomassa secara bersamaan mengurangi korosi yang disebabkan oleh klorin. Biomassa apabila dibakara kana menghasilkan zat alkali klorida yang kemudian akan bereaksi dengan sulfur oksida dan aluminium silikat, dimana keduanya adalah hasil pembakaran dari batubara. Hasil reaksi akan berupa alkali sulfat dan alkali silikat serta HCl yang tidak bersifat korosif sehingga aman bagi alat-alat pembakar. Metode co-firing batu bara dan limbah biomassa ini telah didemonstrasikan, diuji, serta dibuktikan pada semua tipe boiler yang umum digunakan pada unit pembangkit listrik. Efisiensi yang dicapai dengan metode ini hampir mencapai 33 – 37%.

Hingga saat ini, terdapat tiga jenis konfigurasi co-firing yang telah digunakan, yaitu direct co-firing, indirect cofiring, dan parallel co-firing.

1. Direct Co-firing

Pada konfigurasi ini, biomassa (sebagai bahan bakar sekunder) dimasukkan bersamaan dengan batubara (sebagai bahan bakar primer) ke dalam boiler yang sama. Direct co-firing lebih umum digunakan karena paling murah. Pada direct co-firing sendiri, ada dua pendekatan yang dapat dilakukan. Yang pertama adalah pencampuran dan perlakuan awal terhadap biomassa dan batubara dilakukan bersamaan sebelum diumpankan ke pembakar. Yang kedua, perlakuan awal biomassa dan batubara dilakukan secara terpisah, kemudian baru diumpankan ke pembakar.



Proses Direct Co-firing (K-boiler)

2. Indirect Co-firing

Konfigurasi indirect co-firing mengacu pada proses gasifikasi biomassa, dimana gas hasil gasifikasi biomassa kemudian diumpankan ke dalam pembakar dan dibakar bersama batubara. Dengan menggunakan konfigurasi ini, abu dari biomassa akan terpisah dari abu batubara dengan tetap menghasilkan rasio co-firing yang sangat tinggi. Kekurangan dari indirect co-firing adalah biaya investasinya yang tinggi.



Proses indirect co-firing dengan menggunakan (a) pre-furnace PP, atau (b) gasifier RG untuk biomassa (K-boiler)

3. Parallel Co-firing

Parallel co-firing melibatkan suatu pembakar dan boiler terpisah untuk biomassa, dimana hasil pembakaran dari biomassa akan membangkitkan steam yang kemudian akan digunakan pada sirkuit power plant pembakaran batubara. Walaupun konfigurasi ini membutuhkan investasi yang lebih besar daripada direct co-firing, konfigurasi ini memiliki kelebihan tersendiri. Dengan menggunakan konfigurasi ini,sangatlah mungkin untuk digunakan bahan bakar dengan kandungan logam alkali dan klorin tinggi dan abu dari hasil pembakaran batubara serta biomassa akan dihasilkan terpisah.



Konfigurasi parallel co-firing (K-boiler)

Tantangan Menggunakan Biomassa sebagai Feedstock

Co-firing jerami dengan batubara telah dilakukan di DTI, Denmark.

Limbah biomassa yang umum digunakan dalam bidang energi adalah limbah pangan (jerami gandum, tandan kosong sawit, batang tebu, dll), limbah perhutanan, dan tanaman energi (ditanam khusus sebagai bahan bakar). Penggunakan biomassa dalam proses co-firing dengan batubara memiliki sebuah kendala. Biomassa memiliki karakteristik yang berbeda dengan batubara. Pada umumnya,analisis proksimat dari biomassa menunjukkan kandungan volatil sebesar 80% dan20% karbon tetap (basis kering dan basis bebas abu). Biomassa memiliki kelembaban yang tinggi sehingga nilai kalornya rendah. Kelembaban yang tinggi akan menyebabkan turunya temperatur pembakaran maksimum dan meningkatkan waktu tinggal yang dibutuhkan pada ruang pembakaran dan juga dapat menyebabkan terjadi pembakaran tidak sempurna. Biomassa juga mengandung abu yang l;ebih sedikit daripada batubara, akan tetapi kandungan logam alkali tinggi pada abu biomassa. Logam alkali merupakan salah satu penyebab terjadinya fouling di permukaan perpindahan panas.
Sebagian besar permasalahan yang timbul pada proses co-firing batubara dengan limbah biomassa berasal dari sifat fisik dan kimia biomassa, karena itu diperlukan pre-treatement terhadap biomassa sebelum digunakan dalam proses co-firing. Pilihan pre-treatment yang dapat dilakukan adalah drying, sizing, balling, pelletizing, briquetting, washing/leaching, torefaksi, torefaksi dengan pelletizing, dan pirolisis.

Referensi:

Maciejewska, A., et all . Co-firing of Biomass with Coal: Constraints and Role of Biomass Pre-treatment. DG JRC, Institute for Energy. 2006.
Veijonen et all.  Biomass Co-firing: An Efficient Way to Reduce Greenhouse Gas Emissions. European Bioenergy Network (EUBIONET).
Biomass Co-firing: A Renewable Alternative for Utilities. National Renewable Energy Laboratory, U.S. Department of Energy (DOE). 2000.
Abirama dan Mandolang. Torefaksi Jerami Padi dan Tandan Kosong Kelapa Sawit. Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung. 2009.
Van Loo dan Koppejan. The Handbook of Biomass Combustion and Co-firing.