Dokumen tersebut membahas mengenai gasifikasi biomassa sebagai sumber energi alternatif. Biomassa dapat dikonversi menjadi gas sintetis melalui proses gasifikasi dengan oksigen terbatas untuk menghasilkan karbon monoksida dan hidrogen sebagai komponen utama gas hasil. Gasifikasi biomassa dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan pemanasan rumah tangga, industri, dan pembangkit listrik skala kecil.

1. Biomasa gasifikasi
Slamet Sulaiman
2006‐2008.
1

2. Pengantar.
Dengan makin mahal dan langkanya minyak bumi, pemerintah memutuskan untuk
melakukan konversi Bahan bakar minyak rumah tangga diganti dengan bahan bakar gas (LPG),
jutaan tabung gas 3 kg berikut kompornya dibagikan kepada rakyat Indonesia yang belum
memiliki dan belum mampu membeli kompor gas, kedepan bagaimanapun bahan bakar fosil
makin langka (temasuk LPG) sehingga secara ekonomis kedepan tidak mungkin harga bahan
bakar fosil bisa murah.
sekeliling kita di masarakat pertanian cukup banyak energy yang belum termanfaatkan secara
optimal dari sekam padi, jerami, tongkol jagung, kulit kacang tanah, batang kedelai dll yang
merupakan residu hasil pertanian.
Salah satu methode pemanfaatan nya yalah dikenal dengan “ gasifikasi” dimana biomas
tersebut dengan dibakar dengan oxygen terbatas dan menghasilkan arang, tar dan gas dengan
istilah teknik “Producer Gas atau Suyntetic Gas/ Syngas” yang lebih aman dan nyaman
digunakan sebagai energy panas (heating energy) maupun untuk power (diesel, turbine dll).
Untuk kedua orang tuaku
Alm H M Sulaiman dan Hj Muslimah
Yang telah membesarkan anak anaknya dari hasil pertanian.
Semoga kasih Nya terlimpah sebagaimana kasihmu waktu kami masih kecil.
2

3. Pendahuluan.
I.Energy Biomass dapat dimanfaatkan melalui tiga methode:
1.1.Pembakaran langsung (burning)
Ini adalah teknologi biomass energy yang paling tua atau Teknologi generasi pertama , barang
kali setua peradaban manusia , dan dibanyak negara masih menggunakan kayu sebagai bahan
bakar masak memasak, dimana kayu bakar kering dimasukkan kedalam tungku tanah dan
dinyalakan untuk kebutuhan masak memasak, bahkan sampai saat ini di Papua masih
digunakan pembakaran kayu untuk memasak dan acara ritual yang dikenal sebagai bakar batu.
Pembakaran biomasa dikenal sebagai bakar batu di Papua
Kiri wanita Bangladesh kanan dapur masak ibu saya di desa.
1.2.Pengarangan dan pemadatan (carbonasi and briketing).
Teknologi biomas energy generasi kedua adalah pengarangan dimana biomas dibakar dengan
oxygen terbatas untuk dijadikan arang untuk mengurangi asap pada saat pembakaran dan
3

4. untuk kemudahan engemasan dan pengiriman arang arang tersebut dipadatkan dengan bentuk
dan ukuran yang dikehendaki (dibriketkan).
Wanita Myanmar membuat arang.
Untuk kemudahan pengiriman dll arang dipadatkan dlm bentuk briket.
Jagung bakar dan sate selalu membutuhkan arang.
1.3.Konversi gasifikasi atau konversi ethanol .
4

5. Salah satu teknologi biomas energy generasi ke tiga adalah teknologi air gasifikasi , dimana
biomas dibakar dengan oxygen terbatas (30% dari kebutuhan pembakaran sempurna) sehingga
dihasilkan syngas H2 – CO – CH4 sebagai gas baker dengan hasil sampingan berupa arang dan
juga asap cair (liquid smoke).
II.Theori gasifikasi.
2.1. Materi biomasa.
Materi bimasa terbentuk sbb
Proses foto sintesa oleh sinar matahari pada daun hijau akan merubah gugus CO2 dan H2O
menjadi CH1.4O0.6 dan 1.05O2, Jadi kandungan biomas adalah Carbon, Hydrogen dan Oxygen.
CH1.4O0.6 + 0.2O2 + 0.8N2 CO + 0.7H2 + 0.8N2
Udara
Pada pembakaran biomasa dengan Oxygen terbatas akan dihasilkan gas CO dan Hydrogen
(sebagai producer gas/ synthetic gas) ,selain itu juga karena kandungan air dari biomas maka
pada proses pemanasan atau pembakaran akan dihasilkan H2O dalam bentuk gas/uap,
dihasilkan juga gas metan CH4 dan Nitrogen yang berasal dari udara serta tar dan partikel debu.
Tahapan gasifikasi
Zone Pengeringan
5

6. Kadar air dari biomass akibat adanya rambat panas dikeringkan dihasilkan uap air yang juga merupakan bagian dari
produser gas.
Zone Pyrolisis
Dengan temperature yang lebih tinggi biomass terdekomposisi mmenghasilkan tar dan CH4 (pyrolisis gas)dan juga
arang.
Zone pembakaran.
Substansi dari dari bahan bakar padat termasuk biomas biasanya adalah elemen karbon, hydrogen dan oxygen,
pada pembakaran sempurna carbon akan dibakar menjadi karbondioksida, hydrogen akan terbakar menjadi uap air,
reaksi pembakaran exothermic dan pada temperature pembakaran 1450 celsius.
C + O2 CO2 + 393 MJ/ kg mole > Pembakaran
2H2 + O2 2H2O - 242 MJ/ kg mole
Zone reduksi.
Pada zona reduksi beberapa reaksi terjadi menghasilkan carbon monoxide dan hydrogen sebagai constituent utama
dari produser gas
C +CO2 2 CO - 164.9 MJ/ kg mole. >Boudouard reaksi
C +H2O CO + H2 - 122.6 MJ/ kg mole > water gas reaksi
CO +H2O CO2 + H2 + 42 MJ/ kg mole > water shift reaksi
C +2H2 CH4 + 75 MJ/ kg mole > Methane reaksi
CO2 +H2 CO + H2O - 42,3 MJ/ kg mole.
Type type gasifikasi
Secara global gasifikasi diklasifikasikan sbb dengan beberapa modifikasinya.
Up draft (counter current ) gasifikasi
Type yang paling sederhana dari gasifikasi adalah up draft, biomas dimasukkan dari bagian atas reactor dan
bergerak kebawah menghasilkan gas dan arang, pemasukan udara untuk pembakaran dari bawah dan
6

7. produser gas keluar dari atas, biomass sebagai bahan baker bergerak berlawanan arah dengan dengan aliran
produser gas (counter current flow) melewati zona pengeringan, zona distilasi, zona reduksi dan zona
oxidasi/pembakaran.
Up draft gasifikasi
Down draft ( co current) gasifikasi
Pada type down draft biomas dimasukkan dari atas begitu pula udara untuk pembakaran, produser gas akan
mengalir dari bawah reakror , jadi aliran biomas dan udara searah (co current flow) , zona pengeringan zona pirolisis
zona reduksi seperti up draft diatas, kelebihan utama dari type down draft adalah menghasilkan producer gas
dengan kandungan tar rendah.
7

8. Cross draft gasifikasi
Fluidized bed gasifikasi
Didesign untuk mengatasi problem dari fixed bed dengan biomasa berkadar abu tinggi, type ini sesuai untuk
gasifikasi dengan kapasitas besar , dibanding dua type diatas temperature gasifikasi relative lebih rendah ( 750 –
900 celsius) sementara pada fixed bed diatas 1200 celsius.
2.2. Gas biomasa untuk energy pemanasan.
8

9. Gas biomasa dimanfaatkan sebagai energy pemanasan (heating energy), dimana tuntutan
kwalitas gas yang dihasilkan tidak terlalu dipentingkan, kecuali untuk tujuan tujuan tertentu,
selama periode 2007 2008 telah kami coba terapkan gas biomasa sebagai energy panas seperti
gambar gambar dibawah.
Gas biomasa untuk keperluan memasak rumah tangga dan pondok pesantren.
(pondok pesantren Tebuireng – Jombang)
Gas biomasa untuk mesin pengering padi menggantikan energy minyak tanah.
(terpasang pada mesin pengering padi di Madiun)
9

10.
Gas biomasa atau batubara untuk industry kecil (ketel dll) terpasang di Kediri
Gas biomasa atau batubara untuk industry pengecoran logam non ferro di Jombang
Gas biomasa juga sangat mungkin diterapkan untuk beberapa pemanfaatan berikut, untuk lebih
meningkatkan daya saing dan pertimbangan pertimbangan lainnya.
Gas biomasa dapat menggantikan broeder DOC layer maupun broiler.
10

11.
2.3.Pemanfaatan Biomass Energy di Negara tetangga.
Sekilas bisa kita lihat bahwa beberapa Negara tetangga ternyata sangat intent dan concern
dengan pengembangan aplikasi biomass energy.
200 Kw diesel gasifikasi pada penggilingan padi di Camboja.
Biomass Gasification untuk Crematorium di Srilanka
11

12.
!00 Kw wood chip gasification Angkur Srilanka.
Diesel gasifikasi dengan feedstock batok kelapa Filipina 2001.
12

13.
Biomass Gasifikasi untuk pengering tembakau Mianmar.
Biomass gasifikasi untuk crematorium India.
13

14.
14

15.
Filipina memanfaatkan sekam untuk heating energy (reactor gasifikasi untuk indistri bakery)
Kompor gas sekam utnuk rumah tangga (Alexis Belonio Filipna).
15

16. Dari ilustrasi diatas harus diakui bahwa dalam hal pemanfaatan biomas energy kita jauh
ketinggalan dari Negara Negara tetangga, sementara hampir seluruh bahan / feedstock untuk
biomass gasifikasi cukup banyak di Indonesia, yang keberadaannya merupakan byproduk
pertanian yang mudah dan murah untuk didapat, hanya mengeluarkan biaya untuk collecting,
transport dan atau resizing apabila diperlukan.
III. Biomass material.
3.1.Feedstock yang tersedia cukup banyak di Negara kita.
Sekam padi energy terabaikan.
16

17.
Dari data diatas dari sekam padi saja dengan jumlah lebih dari 11.000 ton pertahun merupakan
potensi energy yang luar biasa, belum dari togkol jagung, batok kelapa, limbah sawit, limbah
tanaman kacang kacangan, kotoran ayam (poultry manure) dll. Dari table diatas dapat dilihat
betapa ekonomisnya penggunaan sekam padi untuk heating energy dibanding dengan fosil
energy, meskipun dibanding dengan harga yang disubsidi.
17

18.
3.2. Gas biomasa untuk penggerak diesel.
Diagram diatas menjelaskan lebih rinci tahap demi tahap biomass gasifikasi.
Dari ilustrasi diatas terlihat bahwa synthetic gas atau producer gas mengandung air (H2O)dalam
bentuk uap, tar, gas CO, gas metan CH4 , gas CO2 dan H2 dan juga tidak bisa dihindari adanya
partikel partikel debu. Kandungan uap air sangat tergantung dari kandungan air yang terdapat
dari bahan biomasa, makin tinggi kandungan air biomasa akan didapat producer gas dengan
kandungan uap air makin tinggi, begitu juga kandungan tar sangat tergantung dari karakter
bahan biomasa, untuk heating energy kandungan air dan tar diatas tidak begitu menimbulkan
masalah, tetapi untuk diesel gasifikasi akan mempengaruhi baik performance maupun
kemungkinan terjadinya percepatan keausan dari mesin.
Gas Clean Up.
Adalah upaya upaya mengeliminasi kandungan kandungan yang tidak diinginkan diatas dan
sekaligus mendinginkan producer gas, untuk mengeliminasi partikel padat terikut umumnya
digunakan cyclone, penelitian menunjukkan bahwa cyclone dengan design yang baik cukup
effektif mengeliminasi partikel padat sd 70%.
18

19.
Partikel debu dalam producer gas.
Particle size of dust m.10‐6 Percentage in the gas %
over 1000 1.7
1000 ‐ 250 24.7
250 ‐ 102 23.7
102 ‐ 75 7.1
75 ‐ 60 8.3
under 60 30.3
losses 4.2
Sedangkan untuk pendinginan producer gas biasanya dilakukan dengan pendinginan langsung
dengan semburan air (water scruber) atau pendinginan tidak langsung (dengan penukar panas
atau condenser), semburan air merupakan method yang paling mudah dan sederhana tetapi
mengakibatkan naiknya moisture content producer gas dan menghasilkan air yang tercemar
dengan tar yang biasanya mengandung phenol. Pendinginan dengan penukar panas sedikit
complicated tetapi akan dihasilkan producer gas yang lebih bersih karena selain berfungsi
mendinginkan gas juga akan terjadi pengkondesasian uap air sekaligus tar yang terkandung
dalam producer gas, sehingga dihasilkan by produk berupa asap cair (liquid smoke) yang juga
mampunyai nilai ekonomis.
Beberapa diesel gasifikasi.
Universitas California di Davis telah mengembangkan diesel gasifikasi, dengan reactor gasifikasi
berdiameter 25 cm dilengkapi dengan gas clean up dikopel dengan mesin diesel silinder tunggal
buatan China Type S‐195, dihasilkan output 5.59 kW atau 63,37% dari tenaga rata rata . diuji
coba untuk pompa air selama 60 jam dengan hasil memuaskan. Composisi gas yang dihasilkan
(Vol%) : CO 13,4%, H2 11,1%, CH4 22%,N2 58,9%, H2O 4,13%, specific gas output 2,39 Nm3/kg
sekam.
19

20. Diagram diatas terlihat producer gas yang masih panas (diatas 250 celsius) didinginkan dengan
scruber air sekaligus mengurangi partikel partikel padat yang terikut selanjutnya dilewatkan
melalui filter yang akan mengurangi sisa partikel halus dan mengurangi moisture/ kelembaban
dari producer gas, sehingga dihasilkan producer gas yang lebih bersih. Karena tar dll terikut di
water scruber maka perlu kajian pengaruh dampak lingkungannya.
Angkur diesel gasifikasi (Srilangka) memberikan diagram gas clean up sbb:
Producer gas dengan venture scruber disembur air sebagai pendingin gas sekaligus mengurangi
partikel padat yang terikut, selanjutnya dilewatkan dalam system saringan untuk mengurangi
tar dan kelembaban sebelum dialirkan ke diesel engine. Angkur gasifikasi juga menghasilkan air
scruber yang tercemar tar. Aplikasi biomas gasifikasi sudah dikembangkan dan diaplikasikan
sejak 1996 baik untuk thermal energy (energy panas) maupun untuk power energy (diesel
gasifikasi).
20

21. India.
Scema diatas adalah reactor gasifikasi dengan gas clean up yang dikembangkan di India,
producer gas dilairkan melalui box untuk mengeliminasi partikel padat selanjutnya dilewatkan
melalui double cyclone, saringan gravel kasar dan didinginkan dengan heat exchanger
kemudian dilewatkan saringan arang untuk mengurangi tar. Tidak digunakan pendingin
semburan air (water scruber) sehingga tidak ada air buangan yang tercemar phenol dan tar,
dengan pendingingan menggunakan heat exchanger seperti diagram diatas akan dihasilkan
producer gas yang dingin tetapi masih tercampur dengan tar dan asap cair yang terkondensasi,
model ini juga sudah sangat banyak di implementasikan dengan berbagai kapasitas untuk
berbagai kebutuhan.
21

22.
Beberapa diagram engine gasifikasi lainnya.
22

23.
Myanmar ( Kwin Kauk Village – Ingapu Township)
Camboja (200 Kw – di Rice Mill Batambang).
23

24. Indonesia.
Diagram diatas adalah model reactor gasifikai dengan system gas clean up yang dikembangkan
di Indonesia, disbanding dengan beberapa diagram diatas adalah yang paling complicated
tetapi tidak berhasil mencapai sasaran. Indonesia tahun1996 dengan dana international grant
juga mengembangkan biomasa gasifikasi, sekitar 50 unit telah dikembangkan , sebagian
diantaranya oleh PT Boma Bisma Indra dikenal sebagai Bioner 1 adalah down draft gasifikasi
berbahan sekam padi, dikopel dengan diesel 18 KWe, dengan claim mampu menggantikan 67
sd 87% bahan bakar solar, dengan dana dari grant international agencies for development
country ,problems yang dihadapi adalah tidak mampu meremove kandungan tar, sehingga
selanjutnya project ini di abaikan (currently abandoned), begitu juga di Hargeulis 2003 dipasang
100 Kva dioperasikan PLN dengan dana DGEEU currently shutdown.
Apa yang mungkin diterapkan di Indonesia.
Dari ilustrasi diatas dapat disimpulkan bahwa berbagai metode gasifier reactor dan gas clean up
telah dikembangkan dan diterapkan oleh berbagai Negara berkembang, sedangkan Indonesia
dengan hambatan adanya kandungan tar kajian dan terapan selanjutnya dibatalkan (currently
abandoned and shutdown).
Beberapa metode pendinginan dan pembersihan producer gas dengan water scruber
(semburan partikel air) sehingga didapat producer gas dingin dengan sebagian besar tar terikut
di water scruber tetapi juga memberikan effect producer gas akan mengandung tambahan uap
air, dan air buangan water scruber yang dibuang akan mengandung tar yang didalamnya ada
phenol yang berdampak negative pada lingkungan.
Terapan lain yang sangat memungkinkan dan masih dalam criteria sederhana adalah dengan
mengkombinasi cyclone untuk mengurangi partikel padat yang terikut bersama aliran producer
gas yang masih panas yang selanjutnya dialirkan dalam penukar panas dengan media pendingin
24

25. air, sehingga akan didapat producer gas dingin yang bersih dan kering , tar akan
dikondensasikan bersama kandungan uap air dari hasil pengeringan dan pembakaran biomasa
dan akan dihasilkan produk sampingan asap cair (liquid smoke), sehingga air buangan bebas
dari tar maupun phenol. Gas yang telah didinginkan dan dibersihkan dapat dimanfaatkan untuk
diesel engine yang lebih dikenal dengan dual fuel engine, yaitu mesin diesel dengan bahan
bakar solar dan gas dengan perbandingan 30% solar dan 70% menggunakan gas hasil dari
biomas gasifikasi.
Continu gasifikasi dengan gas clean up (model dikembangkan di Jombang)
Model Gasifikasi continu bhn sekam padi dengan gas clean up
(dihasilkan producer gas dingin dan bersih, arang dan asap cair)
25

26.
Reaktor dengan dust cyclone dan condenser.
By produk gasifikasi:
Asap cair dengan berbagai kegunaannya dan arang sekam sebagai fertilizer.
Terapan gasifikasi sekam terinci pada seri terapan energy sekam padi.
26