Simulasi Produksi dan Pemurnian Biogas dari Limbah Cair Pabrik Sawit

Pendidikan dan pelatihan yang memadai akan membuat para operator maupun engineer di pabrik memiliki pengetahuan, pemahaman dan ketrampilan yang memadai untuk menjalankan pabrik tersebut. Demikian juga pada pabrik biogas dari limbah cair pabrik kelapa sawit atau pome (palm oil mill effluent). Pabrik biogas di pabrik kelapa sawit memiliki kapasitas yang cukup besar, yakni sebanding dengan kapasitas pabrik sawit itu sendiri. Pabrik sawit dengan kapasitas pengolahan TBS  30 ton/jam setara kurang lebih 1 MW pembangkit listrik biogas, kapasitas pengolahan TBS 45 ton/jam setara 1,5 MW dan kapasitas pengolahan TBS 60 ton/jam setara 2 MW. Investasi atau biaya untuk pembangunan pabrik biogas tersebut juga cukup besar sehingga keberlangsungan operasional sesuai target pembangunannya merupakan hal yang cukup penting.  Saat ini ada lebih dari 600 pabrik sawit di Indonesia dan 400 pabrik sawit di Malaysia, sehingga potensi pabrik-pabrik biogas yang akan dibangun juga banyak.

Pada pabrik biogas pada umumnya ada dua tahapan proses sebelum produk biogas (biomethane) tersebut bisa dimanfaatkan, yakni unit produksi biogas dari pome dan unit pemurnian biogas untuk mencapai kadar metana tinggi (>95%).  Pada produksi biogas dari pome, kontak antara pome (substrate) dengan mikroba pengurai (inoculum) sehingga menjadi campuran yang homogen adalah hal penting untuk mendapatkan kuantitas atau yield biogas yang besar. Reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) atau reaktor kontak atau CSTR (continous stirred tank reactor) adalah sarana yang efektif untuk mendapatkan kontak bahan-bahan tersebut. Kontak yang bagus atau pencampuran (mixing) yang merata antara substrate dan mikroba tersebut telah terbukti meningkatkan yield atau kuantitas biogas yang dihasilkan artinya proses fermentasi yang terjadi lebih sempurna. CSTR atau RATB adalah juga bentuk  paling  umum  untuk  pengolahan  dengan  kandungan  padatan  rendah  dan   dirancang  pada  umumnya untuk  menangani  limbah  organik  dengan  kandungan  padatan  (TS=Total  Solid)  2-10%. RATB atau CSTR atau reaktor  kontak  dirancang untuk mengakomodasi waktu proses  yang  lama, pengadukan  mekanis dan  metode untuk  memanaskan atau  mendinginkan suatu reaksi.

Pemisahan satu atau lebih komponen dari campuran gas dengan absorbsi berbasis pada transfer massa yang dikontrol terutama oleh laju difusi adalah salah satu teknologi yang banyak digunakan pada pemurnian biogas.   Aseton dapat direcovery dari campuran aseton-udara dengan melewatkan aliran gas ke dalam air sehingga aseton terlarut dan udara mengalir keluar. Hal yang sama juga terjadi pada amonia ketika dipisahkan dari campuran amonia-udara dengan absorbsi di air. Pada pemurnian biogas dengan absorbsi air (water absorber/water scrubber) gas CO2 dan H2S terlarut dalam air. Contoh-contoh diatas adalah proses absorbsi gas ke cairan sebagai proses fisika, reaksi kimia tidak terjadi. Ketika nitrogen oksida mengalami absorbsi di air menjadi asam nitrat atau karbondioksida mengalami absorbsi pada larutan sodiumhidroksida maka terjadilah reaksi kimia. Pemurnian biogas menggunakan larutan amina seperti mono-ethanolamin (MEA) atau di-ethanolamin (DEA) ataupun metil di-ethanolamin (MDEA) serta senyawa alkali seperti sodium, potassium dan kalsium hidroksida maka akan terjadi reaksi kimia. MEA dan DEA banyak digunakan karena kondisi proses yang dapat dilakukan pada suhu lingkungan dan tekanan 1 bar, namun untuk proses regenerasi larutan absorbsi (absorben) membutuhkan panas berkisar 90-120 C. Proses absorbsi baik yang hanya melibatkan proses fisika maupun melibatkan reaksi kimia hampir semua dilakukan pada menara atau kolom bahan isian (packed column). Mengetahui dan memahami seluk beluk teknologi kolom bahan isian adalah hal penting pada unit pemurnian biogas.

Simulasi pencampuran (mixing) untuk mendukung proses produksi biogas dari pome dan hidrodinamika kolom bahan isian  untuk unit pemurnian biogas-nya sangat disarankan bagi para operator maupun engineer pabrik biogas tersebut. Pabrik kelapa sawit khususnya yang memiliki pabrik biogas tersebut sebaiknya menyediakan sarana tersebut. Bagi yang ingin mendapatkan brosurnya silahkan mengirim email ke: cakbentra@gmail.com 

Memanen Biomethane Dari Kebun Sawit

Saat ini ada sekitar 1.100 pabrik kelapa sawit di kawasan Asia Tenggara, dari jumlah tersebut Indonesia memiliki kurang lebih 600 pabrik sawit dan Malaysia sekitar 400 pabrik sawit. Saat ini juga Indonesia adalah produsen minyak kelapa sawit atau CPO (crude palm oil) no. 1 di dunia dengan produksi lebih dari 23 juta ton/tahun.  Tanaman kelapa sawit yang awalnya hanya empat pohon  pada tahun 1848 di Indonesia, saat ini telah ditanam mencapai sekitar 9 juta hektar. Sedangkan di Malaysia luas perkebunan sawit sekitar 5 juta hektar.   

Kapasitas pabrik sawit di Asia Tenggara beroperasi antara 45 MT TBS/jam – 90 MT TBS/jam, atau secara umum bisa diambil rata-rata bahwa pabrik sawit dirancang pada 60 MT TBS/jam atau sekitar 25.000 MT per bulan atau sekitar 300.000 MT per tahun. Tercatat Malaysia mampu memproduksi lebih dari 100 juta MT TBS (tandan buah segar) pada tahun 2014. Setiap ton TBS akan menghasilkan kisaran 120-200 kg minyak kelapa sawit (CPO), 230-250 kg tankos (tandan kosong kelapa sawit),   130-150 serat/sabut buah, 60-65 kg cangkang (shell), 55-60 kg kernel dan 0,7 m3 limbah cair (POME). Limbah cair pabrik sawit tersebut dihasilkan dari proses sterilisasi TBS, proses penjernihan minyak sawit mentah atau crude palm oil (CPO), yaitu pemerasan, memisahkan dan penjernihan, dan proses pemerasan tankos. Saat ini ada lebih dari 50 juta ton air limbah pabrik sawit (POME) ini setiap tahunnya dengan potensi listrik yang bisa dibangkitkan dari biogas lebih dari 1200 MW.  Porsi energi terbarukan termasuk didalamnya biogas dan juga biomasa sebagai sumber energi dalam proyeksi national energy mix Indonesia sebenarnya juga tidak terlalu besar yakni 17%, sedangkan dalam level international (global) adalah 13%. Walaupun porsinya belum besar tetapi karena seiring kesadaran masalah lingkungan terutama masalah perubahan iklim dan pemanasan global karena konsentrasi CO2 di atmosfer telah melebihi 400 ppm, maka seiring waktu biogas semakin diakselerasi dan ditingkatkan produksinya.   

Sebuah peraturan baru di industri kelapa sawit Malaysia, yang menetapkan semua pabrik kelapa sawit harus memiliki fasilitas penangkap methana paling lambat tahun 2020. Pabrik kelapa sawit tanpa solusi masalah metana sampai tahun 2020 akan kehilangan ijin mereka. Salah satu solusi masalah itu adalah menutup kolam limbah sawit dan biogas yang dihasilkan lalu dibakar di flare, tentu bukan solusi terbaik karena hanya menghabiskan biaya terutama karena alasan mempertahankan ijin produksi CPO. Pelepasan metana dari sistem pengolahan POME menyumbang hingga 70% dari total emisi gas rumah kaca dalam keseluruhan proses produksi CPO  dan pemanfaatan sebagai bahan baku biogas sebagai sumber panas dan/atau listrik adalah pilihan terbaik, karena selain manfaat lingkungan juga manfaat atau keuntungan secara ekonomi. Sedangkan di Indonesia pada tahun 2014, Peraturan Menteri Nomor 27/2014 tentang feed-in-tariff untuk energi terbarukan dari biomasa dan biogas mendorong minat penjualan listrik dari konversi biogas POME menjadi energi ke jaringan PLN. Jual beli listrik yang dapat dilakukan antara pemilik pabrik sawit dengan PLN yakni melalui perjanjian jual beli listrik (power purchase agreement/PPA) atau perjanjian penjualan kelebihan kelebihan daya listrik (excess power). Adanya Peraturan Menteri tersebut telah turut membantu mendorong dan mengakselerasi pemanfaatan POME sebagai sumber energi listrik.