Biomass, Briket, dan Biobriket

Biomassa Secara Umum

Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis, baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian dan limbah hutan, tinja dan kotoran ternak.

Selain digunakan untuk tujuan primer seperti serat, bahan pangan, pakan ternak, minyak nabati, bahan bangunan dan sebagainya, biomassa juga digunakan sebagai bahan energi (bahan bakar). Umumnya yang digunakan sebagai bahan bakar adalah biomassa yang nilai ekonomisnya rendah atau merupakan limbah setelah diambil produk primernya.

Pembakaran biomasa akan dapat memperbaiki performa pembakaran dan mengontrol emisi NO-x karena biomass banyak mengandung volatile matter termasuk juga jenis Nvolatile sebagai contoh NH3. Davidson et al, 1999 dalam (Himawanto, 2003). Naruse et al (1999) melakukan penelitian mengenai karakteristik pembakaran biomasa yang berasal dari limbah jagung. Didapatkan bahwa karakteristik pembakaran biomasa tergantung dari komposisi biomasa, disamping itu juga didapatkan bahwa adapat memperbaiki proses penyalaan dari pembakaran batu bara, selain itu dalam pembakaran antara batubara dan biomas akan tercampur oleh abu dari batubara selama proses pembakaran.

Sudrajat (2000) melakukan penelitian tentang pemanfaatan energi dari biomasa sebagai sumber alternatif, dimana dia mendapatkan data yang menunjukkan besarnya tingkat sampah yang dihasilkan di beberapa kota besar di Indonesia pada tahun 2000 yang mana sebagian besarnya adalah sampah organik yang mempunyai nilai kalor yang cukup tinggi. Antolin (1991) melakukan penelitian pembakaran limbah kopi, mendapatkan bahwa pembakaran limbah kopi menghasilkan kadar sulfur yang rendah, selain itu keringnya kandungan campuran awal dari limbah kopi akan menguntungkan karena naiknya nilai kalor, dan juga dari penelitian ini didapatkan satu kesimpulan bahwa pengeringan merupakan hal yang sangat penting dalam menyiapkan limbah kopi menjadi bahan bakar.

Pengertian Arang

Menurut Ketaran (1980), arang adalah bahan padat yang berpori-pori dan merupakan hasil pembakaran dari bahan yang mengandung unsur C. Sebagian besar dari pori-porinya masih tertutup dengan hidrokarbon, dan senyawa organik lain yang komponennya terdiri dari “fixed carbon”, abu, air, nitrogen dan sulfur.

Macam Arang

Dalam bidang industri dikenal bermacammacam arang yang berhubungan dengan pembuatan dan kegunaannya. arang dihasilkan dari pembakaran bahan baku yang mengandung karbon. Bahan baku tersebut biasa berasal dari bahan nabati atau hasil ikutannya dan dari hasil hewani. Carbon black adalah suatu karbon berbentuk amorf yang dihasilkan oleh pemanasan atau pemecahan oksidasi dari hidro karbon. Baked carbon adalah suatu istilah yang digunakan untuk arang yang dibuat dari pemanggangan pada suhu 1000-1800 0C. Biasanya merupakan campuran dari bermacam-macam bahan yang mengandung karbon.

Tahapan dalam pembakaran bahan bakar padat adalah sebagai berikut:

1. Pengeringan. Dalam proses ini bahan bakar mengalami proses kenaikan temperatur yang akan mengakibatkan menguapnya kadar air yang berada pada permukaan bahan bakar tersebut, sedangkan untuk kadar air yang berada didalam akan menguap melalui poripori bahan bakar  tersebut.
2. Devolatilisasi. Yaitu proses bahan bakar mulai mengalami dekomposisi setelah terjadi pengeringan.
3. Pembakaran Arang. Sisa dari pirolisis adalah arang (fix carbon) dan sedikit abu, kemudian partikel bahan bakar mengalami tahapan oksidasi arang yang memerlukan 70%-80% dari total waktu pembakaran.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pembakaran jerami dengan arang kayu antar lain:

a)      Kadar air. Kandungan air yang tinggi menyulitkan penyalaan dan mengurangi temperatur pembakaran.

b)      Kadar kalori. Semakin besar nilai kalor maka kecepatan pembakaran semakin meningkat.

c)      Kadar abu. Kadar abu yang tinggi didalam jerami tidak mempengaruhi proses pembakaran. Kadar abu yang tinggi dalam jerami akan memepersulit penyalaan.

d)     Volatile matter atau zat-zat yang mudah menguap. Semakin banyak kandungan volatile matter pada biobriket maka semakin mudah bio-briket untuk terbakar dan menyala.

e)      Bulk density Jerami mempunyai bulk density yang jauh lebih rendah dibandingkan arang kayu.

Secara teoritis pembakaran bahan bakar menghasilkan CO2 dan H2O saja, padahal kenyataannya pembakaran pada bahan bakar banyak yang tidak sempurna dimana akan menimbulkan zat-zat polutan yang berbahaya terhadap kesehatan manusia. Adapun beberapa polutan dari bahan bakar antara lain : Sulfur Dioksida (SO2), Carbon Monoksida (CO), Oksida nitrogen (NO2), Oksidan (O3), Hidrokarbon (HC), Khlorin (CL2), Partikel debu, Timah Hitam (Pb), Besi (Fe).

  

Briket dan Biobriket

Briket arang merupakan bahan bakar padat yang mengandung karbon, mempunyai nilai kalori yang tinggi, dan dapat menyala dalam waktu yang lama. Bioarang adalah arang yang diperoleh dengan membakar biomassa kering tanpa udara. Sedangkan biomassa adalah bahan organik yang berasal dari jasad hidup. Biomassa sebenarnya dapat digunakan secara langsung sebagai sumber energi panas untuk bahan bakar, tetapi kurang efisien. Nilai bakar biomassa hanya sekitar 3000 kal, sedangkan bioarang mampu menghasilkan 5000 kal.

Biobriket mempunyai temperatur penyalaan (ignition temperature) yang lebih rendah dan burn out time yang lebih pendek dibandingkan dengan briket batubara. Ketika briket dipanasi temperaturnya naik, setelah mencapai temperatur tertentu, volatile matter keluar dan terbakar disekitar briket. Temperatur ini disebut temperatur nyala. Temperatur nyala turun jika campuran biomasa lebih banyak (Naruse, 2001). Huff et al 1998 dalam (Himawanto,2003) melakukan penelitian mengenai pengaruh ukuran, bentuk, densitas, kadar air dan temperature dinding tungku terhadap waktu pembakaran kayu. Ukuran bahan bakar dan temperature dinding tungku memberikan pengaruh besar terhadap waktu pembakaran. Kadar air memberikan pengaruh yang lebih kecil dan temperatur udara tidak memberikan pengaruh yang signifikan pada waktu pembakaran total.

Briket bioarang mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan arang biasa (konvensional), antara lain:

1. Panas yang dihasilkan oleh briket bioarang relatif lebih tinggi dibandingkan dengan kayu biasa.
2. Briket bioarang bila dibakar tidak menimbulkan asap maupun bau, sehingga bagi masyarakat ekonomi lemah yang tinggal di kota-kota dengan ventilasi perumahannya kurang mencukupi, sangat praktis menggunakan briket bioarang.
3. Setelah briket bioarang terbakar (menjadi bara) tidak perlu dilakukan pengipasan atau diberi udara.
4. Teknologi pembuatan briket bioarang sederhana dan tidak memerlukan bahan kimia lain kecuali yang terdapat dalam bahan briket itu sendiri.
5. Peralatan yang digunakan juga sederhana, cukup dengan alat yang ada dibentuk sesuai kebutuhan.

Tabel 1 Nilai Kalor Rata-rata dari Beberapa Jenis Bahan Bakar (6)

Bahan Bakar	Nilai Kalor (kal/g)
Kayu (kering mutlak)	4491,2
Batubara muda (lignit)	1887,3
Batubara	6999,5
Minyak bumi (mentah)	10081,2
Bahan bakar minyak	10224,6
Gas alam	9722,9

Tahapan dalam pembakaran bahan bakar padat adalah sebagai berikut :

1.  Pengeringan

Dalam proses ini bahan bakar pengalami proses kenaikan temperatur yang akan mengakibatkan menguapnya kadar air yang berada pada permukaan bahan bakar tersebut, sedangkan untuk kadar air yang berada di dalam akan menguap melalui pori-pori bahan bakar padat tersebut.

2.  Devolatilisasi

Yaitu proses bahan bakar mulai mengalami dekomposisi setelah terjadi pengeringan.

3.  Pembakaran Arang

Sisa dari pirolisis adalah arang (fix carbon) dan sedikit abu, kemudian partikel bahan bakar mengalami tahapan oksidasi arang yang memerlukan 70%-80% dari total waktu pembakaran.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pembakaran bahan bakar padat, antara lain : \

1.  Ukuran partikel

Partikel yang lebih kecil ukurannya akan lebih cepat terbakar.

2.  Kecepatan aliran udara

Laju pembakaran biobriket akan naik dengan adanya kenaikan kecepatan aliran udara dan kenaikan temperatur

3.  Jenis bahan bakar

Jenis bahan bakar akan menentukan karakteristik bahan bakar. Karakteristik tersebut antara lain kandungan volatile matter dan kandungan moisture.

4.  Temperatur udara pembakaran

Kenaikan temperatur udara pembakaran menyebabkan semakin pendeknya waktu pembakaran.