Biogas

Biogas adalah sumber energi terbarukan berbentuk gas yang dihasilkan dari bahan baku seperti limbah pertanian, pupuk kandang, sampah kota, bahan tanaman, limbah, sampah hijau, air limbah, dan sisa makanan. Biogas diproduksi melalui proses pencernaan anaerobik dengan organisme anaerobik atau metanogen di dalam digester anaerobik, biodigester, atau bioreaktor. Komposisi gas utamanya adalah metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2) dan mungkin memiliki sejumlah kecil hidrogen sulfida (H2S), uap air dan siloksan. Metana dapat dibakar atau dioksidasi dengan oksigen. Pelepasan energi ini memungkinkan biogas digunakan sebagai bahan bakar; biogas dapat digunakan dalam sel bahan bakar dan untuk tujuan pemanasan, seperti memasak. Ini juga dapat digunakan dalam mesin gas untuk mengubah energi dalam gas menjadi listrik dan panas.

Setelah menghilangkan karbon dioksida dan hidrogen sulfida, gas ini dapat dikompresi dengan cara yang sama seperti gas alam dan digunakan untuk menyalakan kendaraan bermotor. Di Inggris, misalnya, biogas diperkirakan memiliki potensi untuk menggantikan sekitar 17% bahan bakar kendaraan. Biogas memenuhi syarat untuk mendapatkan subsidi energi terbarukan di beberapa bagian dunia. Biogas dapat dibersihkan dan ditingkatkan ke standar gas alam, ketika menjadi bio-metana. Biogas dianggap sebagai sumber daya terbarukan karena siklus produksi dan penggunaannya berkelanjutan, dan tidak menghasilkan karbon dioksida bersih. Dari perspektif karbon, karbon dioksida yang diserap dari atmosfer dalam pertumbuhan sumber daya hayati primer sama banyaknya dengan yang dilepaskan, ketika bahan tersebut pada akhirnya diubah menjadi energi.

Produksi

Biogas diproduksi oleh mikroorganisme, seperti metanogen dan bakteri pereduksi sulfat, yang melakukan respirasi anaerobik. Biogas dapat mengacu pada gas yang diproduksi secara alami dan industri.

Alami

Di dalam tanah, metana diproduksi di lingkungan anaerob oleh metanogen, tetapi sebagian besar dikonsumsi di zona aerob oleh metanotrof. Emisi metana dihasilkan ketika keseimbangan mendukung metanogen. Tanah lahan basah adalah sumber alami utama metana. Sumber lain termasuk lautan, tanah hutan, rayap, dan ruminansia liar.

Tanaman Gas Bio

Pembangkit biogas adalah nama yang sering diberikan untuk digester anaerobik yang mengolah limbah pertanian atau tanaman energi. Biogas dapat diproduksi dengan menggunakan digester anaerobik (tangki kedap udara dengan konfigurasi yang berbeda). Tanaman ini dapat diberi makan dengan tanaman energi seperti silase jagung atau limbah yang dapat terurai secara hayati termasuk lumpur limbah dan sisa makanan. Selama proses tersebut, mikroorganisme mengubah limbah biomassa menjadi biogas (terutama metana dan karbon dioksida) dan digestate. Biogas dalam jumlah yang lebih tinggi dapat diproduksi ketika air limbah dicerna bersama dengan residu lain dari industri susu, industri gula, atau industri pembuatan bir. Misalnya, saat mencampur 90% air limbah dari pabrik bir dengan 10% whey sapi, produksi biogas meningkat 2,5 kali lipat dibandingkan dengan biogas yang dihasilkan oleh air limbah dari tempat pembuatan bir saja.Pembuatan biogas dari jagung yang ditanam dengan sengaja telah digambarkan sebagai tidak berkelanjutan dan berbahaya karena karakter perkebunan yang sangat pekat, intens, dan mengikis tanah.

Bahaya

Polusi udara yang dihasilkan oleh biogas mirip dengan gas alam karena ketika metana (konstituen utama biogas) dinyalakan untuk digunakan sebagai sumber energi, Karbon dioksida dibuat sebagai produk yang merupakan gas rumah kaca (seperti yang dijelaskan oleh persamaan ini: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O). Kandungan hidrogen sulfida yang beracun menimbulkan risiko tambahan dan telah bertanggung jawab atas kecelakaan serius. Kebocoran metana yang tidak terbakar merupakan risiko tambahan, karena metana adalah gas rumah kaca yang kuat. Sebuah fasilitas dapat membocorkan 2% dari metana.

Biogas dapat meledak jika dicampur dengan rasio satu bagian biogas dengan 8-20 bagian udara. Tindakan pencegahan keamanan khusus harus dilakukan untuk memasuki digester biogas yang kosong untuk pekerjaan pemeliharaan. Penting bahwa sistem biogas tidak pernah memiliki tekanan negatif karena dapat menyebabkan ledakan. Tekanan gas negatif dapat terjadi jika terlalu banyak gas yang dibuang atau bocor; Karena itu biogas tidak boleh digunakan pada tekanan di bawah satu inci kolom air, diukur dengan pengukur tekanan.Pemeriksaan bau yang sering harus dilakukan pada sistem biogas. Jika biogas tercium di mana saja, jendela dan pintu harus segera dibuka. Jika ada api, gas harus dimatikan di katup gerbang sistem biogas.

Gas TPA
Gas TPA dihasilkan oleh sampah organik basah yang membusuk dalam kondisi anaerobik dengan cara yang mirip dengan biogas.

Sampah ditutup dan dikompresi secara mekanis oleh berat material yang diendapkan di atasnya. Bahan ini mencegah paparan oksigen sehingga memungkinkan mikroba anaerob untuk berkembang. Biogas terbentuk dan secara perlahan dilepaskan ke atmosfer jika lokasi tersebut tidak direkayasa untuk menangkap gas. Gas TPA yang dilepaskan dengan cara yang tidak terkendali dapat berbahaya karena dapat meledak ketika keluar dari TPA dan bercampur dengan oksigen. Batas ledakan yang lebih rendah adalah 5% metana dan batas atas adalah 15% metana.

Metana dalam biogas 28 kali lebih kuat sebagai gas rumah kaca daripada karbon dioksida. Oleh karena itu, gas TPA yang tidak terkendali, yang terlepas ke atmosfer dapat berkontribusi secara signifikan terhadap efek pemanasan global. Selain itu, senyawa organik yang mudah menguap (VOC) dalam gas TPA berkontribusi pada pembentukan kabut asap fotokimia.

Teknis

Kebutuhan oksigen biokimia (BOD) adalah ukuran jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme aerobik untuk menguraikan bahan organik dalam sampel bahan yang digunakan dalam biodigester serta BOD untuk pembuangan cairan memungkinkan untuk perhitungan output energi harian dari biodigester.

Istilah lain yang terkait dengan biodigester adalah kekotoran limbah, yang menunjukkan berapa banyak bahan organik yang ada per unit sumber biogas. Unit yang umum untuk ukuran ini adalah dalam mg BOD/liter. Sebagai contoh, kekotoran limbah dapat berkisar antara 800 dan 1200 mg BOD / liter di Panama.

Dari 1 kg limbah biologis dapur yang sudah tidak terpakai, 0,45 m3 biogas dapat diperoleh. Harga untuk mengumpulkan limbah biologis dari rumah tangga adalah sekitar €70 per ton.

Komposisi

Komposisi biogas bervariasi tergantung pada komposisi substrat, serta kondisi di dalam reaktor anaerobik (suhu, pH, dan konsentrasi substrat). Gas TPA biasanya memiliki konsentrasi metana sekitar 50%. Teknologi pengolahan sampah yang canggih dapat menghasilkan biogas dengan 55-75% metana, yang mana untuk reaktor dengan cairan bebas dapat ditingkatkan menjadi 80-90% metana dengan menggunakan teknik pemurnian gas in-situ. Seperti yang diproduksi, biogas mengandung uap air. Volume fraksional uap air adalah fungsi dari suhu biogas; koreksi volume gas yang diukur untuk kandungan uap air dan ekspansi termal dengan mudah dilakukan melalui matematika sederhana yang menghasilkan volume standar biogas kering.

Untuk 1000 kg (berat basah) input ke biodigester tipikal, total padatan mungkin 30% dari berat basah sementara padatan tersuspensi yang mudah menguap mungkin 90% dari total padatan. Protein akan menjadi 20% dari padatan yang mudah menguap, karbohidrat akan menjadi 70% dari padatan yang mudah menguap, dan akhirnya lemak akan menjadi 10% dari padatan yang mudah menguap.

Kontaminan
Senyawa belerang
Beracun dan berbau busuk Hidrogen sulfida (H2S) adalah kontaminan yang paling umum dalam biogas, tetapi senyawa yang mengandung sulfur lainnya, seperti tiol mungkin ada. Jika dibiarkan dalam aliran biogas, hidrogen sulfida bersifat korosif dan ketika dibakar menghasilkan sulfur dioksida (SO2) dan asam sulfat (H2SO4), juga merupakan senyawa korosif dan berbahaya bagi lingkungan.

Amonia

Amonia (NH3) dihasilkan dari senyawa organik yang mengandung nitrogen, seperti asam amino dalam protein. Jika tidak dipisahkan dari biogas, pembakaran menghasilkan emisi NOx. 

Siloksan

Dalam beberapa kasus, biogas mengandung siloksan. Mereka terbentuk dari penguraian anaerobik bahan yang biasa ditemukan dalam sabun dan deterjen. Selama pembakaran biogas yang mengandung siloksan, silikon dilepaskan dan dapat bergabung dengan oksigen bebas atau elemen lain dalam gas pembakaran. Endapan yang terbentuk sebagian besar mengandung silika (SiO2) atau silikat (SixOy) dan dapat mengandung kalsium, belerang, seng, fosfor. Endapan mineral putih tersebut terakumulasi hingga ketebalan permukaan beberapa milimeter dan harus dihilangkan dengan cara kimiawi atau mekanis.Teknologi praktis dan hemat biaya untuk menghilangkan siloksan dan kontaminan biogas lainnya telah tersedia.

Manfaat biogas yang berasal dari kotoran

Metana dalam kadar tinggi dihasilkan ketika kotoran disimpan dalam kondisi anaerobik. Selama penyimpanan dan ketika pupuk kandang telah diaplikasikan ke lahan, nitrous oksida juga diproduksi sebagai produk sampingan dari proses denitrifikasi. Nitrogen oksida (N2O) 320 kali lebih agresif sebagai gas rumah kaca dibandingkan karbon dioksida dan metana 25 kali lebih banyak dibandingkan karbon dioksida. Dengan mengubah kotoran sapi menjadi biogas metana melalui proses pencernaan anaerobik, jutaan ekor sapi di Amerika Serikat dapat menghasilkan 100 miliar kilowatt jam listrik, cukup untuk memberi listrik pada jutaan rumah di seluruh Amerika Serikat. Seekor sapi dapat menghasilkan kotoran yang cukup dalam satu hari untuk menghasilkan 3 kilowatt jam listrik. Selain itu, dengan mengubah kotoran sapi menjadi biogas metana dan tidak membiarkannya terurai, gas pemanasan global dapat dikurangi hingga 99 juta metrik ton atau 4%.

Aplikasi
Biogas dapat digunakan untuk produksi listrik pada pekerjaan pembuangan limbah, dalam mesin gas CHP, di mana limbah panas dari mesin tersebut dapat digunakan dengan mudah untuk memanaskan digester; memasak; pemanas ruangan; pemanas air; dan pemanas proses. Jika dikompresi, dapat menggantikan gas alam terkompresi untuk digunakan dalam kendaraan, di mana ia dapat menjadi bahan bakar mesin pembakaran internal atau sel bahan bakar dan merupakan pemindahan karbon dioksida yang jauh lebih efektif daripada penggunaan normal di pabrik CHP di tempat. Juga produk sampingan dari pabrik biogas, seperti digestate, dapat digunakan kembali, misalnya dengan berkontribusi untuk meningkatkan kualitas tanah.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Bahan bakar pelet

Bahan bakar pelet, merupakan jenis bahan bakar padat yang terdiri dari bahan organik terkompresi. Pelet ini dapat dihasilkan dari lima kategori biomassa umum, termasuk limbah industri, sisa makanan, limbah pertanian, tanaman energi, dan kayu yang belum diolah. Salah satu jenis pelet yang paling umum adalah pelet kayu, yang biasanya dibuat dari serbuk gergaji dan limbah industri dari proses pengolahan kayu. Limbah industri lainnya yang dapat digunakan termasuk tandan buah kosong, cangkang inti sawit, tempurung kelapa, serta bagian-bagian pohon yang dibuang saat penebangan. Terdapat juga jenis pelet yang disebut "pelet hitam", yang dibuat dari biomassa dan dimurnikan sehingga menyerupai batu bara keras, dirancang khusus untuk digunakan di pembangkit listrik yang sudah ada. Pelet diklasifikasikan berdasarkan nilai kalor, kadar air, abu, dan dimensi, serta dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk berbagai keperluan seperti pembangkit listrik, pemanas komersial atau perumahan, dan memasak.

Keunggulan pelet adalah kepadatannya yang tinggi dan kadar air yang rendah, memungkinkan pembakaran dengan efisiensi yang tinggi. Selain itu, bentuk geometrisnya yang teratur dan ukurannya yang kecil memungkinkan pengumpanan otomatis dengan kalibrasi yang sangat halus, baik menggunakan pengumpanan auger maupun pengangkutan pneumatik. Kepadatan yang tinggi juga memudahkan dalam penyimpanan kompak dan transportasi jarak jauh, bahkan dapat dengan mudah diangkut dari kapal tanker ke bunker penyimpanan atau silo di lokasi pelanggan.

Sejak pertengahan 1980-an, telah dikembangkan berbagai macam kompor pelet, tungku pemanas sentral, dan peralatan pemanas lainnya. Permintaan akan pemanas pelet meningkat signifikan di Eropa dan Amerika Utara seiring dengan kenaikan harga bahan bakar fosil sejak tahun 2005, yang mengakibatkan munculnya industri yang cukup besar. Produksi pelet kayu sendiri meningkat lebih dari dua kali lipat antara tahun 2006 dan 2010 menjadi lebih dari 14 juta ton, menurut Tugas 40 Badan Energi Internasional. Pusat Sumber Daya Energi Biomassa memperkirakan bahwa produksi pelet kayu di Amerika Utara akan meningkat dua kali lipat lagi dalam lima tahun mendatang, menurut laporan tahun 2012.

Produksi

Proses produksi pelet dimulai dengan kompresi material kayu yang sebelumnya telah melewati hammer mill untuk menghasilkan massa seragam yang mirip adonan. Massa ini kemudian dimasukkan ke mesin press, di mana tekanan tinggi menyebabkan suhu kayu meningkat pesat. Lignin, komponen kayu yang sedikit menjadi plastis, membentuk "lem" alami yang menyatukan pelet saat mendingin. Selain kayu, pelet juga dapat dibuat dari rumput dan biomassa non-kayu yang tidak mengandung lignin. Produksi pelet rumput telah maju di Eropa karena waktu tumbuh yang singkat dan kemudahan pengolahan.

Departemen Pertanian Nova Scotia pada tahun 2012 mengumumkan proyek konversi boiler berbahan bakar minyak menjadi pelet rumput di fasilitas penelitian. Pelet bahan bakar sekam padi, di sisi lain, dibuat dari padatan yang diperoleh dari hasil sampingan penanaman padi di ladang. Sifatnya mirip dengan pelet kayu dan lebih ramah lingkungan karena bahan bakunya merupakan produk limbah. Laporan CORRIM memperkirakan bahwa energi yang dibutuhkan untuk memproduksi dan mengangkut pelet kayu kurang dari 11% kandungan energi pelet jika menggunakan limbah kayu industri yang sudah dikeringkan. Namun, jika pelet dibuat dari bahan hutan, diperlukan energi hingga 18% untuk mengeringkan kayu dan tambahan 8% untuk energi transportasi dan manufaktur. Penilaian dampak lingkungan terhadap pelet kayu yang diekspor oleh Universitas Bologna dan Universitas British Columbia menyimpulkan bahwa energi yang diperlukan untuk mengirimkan pelet kayu Kanada ke Stockholm merupakan sekitar 14% dari total kandungan energi pelet kayu.

Standar pelet

Pelet yang memenuhi standar umum yang digunakan di Eropa, seperti DIN 51731 atau Ö-Norm M-7135, memiliki kandungan air kurang dari 10% dan kepadatan yang seragam, lebih tinggi dari 1 ton per meter kubik, sehingga dapat tenggelam dalam air (sementara berat jenisnya termasuk udara yang terperangkap hanya sekitar 0,6-0,7 ton per meter kubik). Pelet ini memiliki kekuatan struktural yang baik dan rendah dalam kandungan debu dan abu. Meskipun terdapat perbedaan jenis kayu yang digunakan, seperti yang dipecah di hammer mill, hampir tidak ada perbedaan dalam hasil pelet. Di Eropa, wilayah produksi utamanya terletak di Skandinavia selatan, Finlandia, Eropa Tengah, Austria, dan negara-negara Baltik.

Pelet yang memenuhi standar Eropa dan mengandung kayu daur ulang atau kontaminan luar dianggap sebagai pelet Kelas B. Bahan daur ulang seperti papan partikel, kayu yang diolah atau dicat, panel berlapis resin melamin, dan sejenisnya tidak cocok digunakan dalam pembuatan pelet karena dapat menghasilkan emisi berbahaya dan variasi karakteristik pembakaran yang tidak terkendali.

Di Amerika, standar yang digunakan berbeda-beda dan tidak bersifat wajib, yang dikembangkan oleh Pellet Fuels Institute. Namun, banyak produsen mematuhinya karena peralatan pembakaran yang diproduksi atau diimpor mungkin tidak mencakup kerusakan akibat pelet yang tidak sesuai dengan standar. Harga pelet di AS telah mengalami fluktuasi, tetapi umumnya lebih rendah dalam hal harga per jumlah energi dibandingkan kebanyakan bahan bakar fosil, kecuali batu bara.

Badan pengatur di Eropa dan Amerika Utara sedang dalam proses memperketat standar emisi untuk semua bentuk panas kayu, termasuk pelet kayu dan tungku pelet. Standar-standar ini akan menjadi wajib, dengan pengujian yang disertifikasi secara independen untuk memastikan kepatuhan. Di Amerika Serikat, proses peninjauan peraturan EPA dimulai pada tahun 2009, dengan peraturan baru yang final dikeluarkan untuk dikomentari pada tanggal 24 Juni 2014. Komite Standar Kayu Amerika akan menjadi lembaga sertifikasi independen untuk standar pelet baru.

Bahaya

Pelet kayu dapat mengeluarkan karbon monoksida beracun dalam jumlah besar selama penyimpanan. Kecelakaan fatal telah terjadi di gudang penyimpanan pribadi dan di atas kapal laut.Ketika ditangani, pelet kayu mengeluarkan debu halus yang dapat menyebabkan ledakan debu yang serius.

Pelet kayu biasanya disimpan dalam jumlah besar dalam silo besar. Pelet dapat memanas sendiri, terbakar dan menimbulkan api membara yang sangat sulit dipadamkan. Api yang membara menghasilkan karbon monoksida beracun dan gas pirolisis yang mudah terbakar yang dapat menyebabkan ledakan silo.

Pengoperasian kompor pelet

Ada tiga jenis umum peralatan pemanas pelet: kompor pelet yang berdiri sendiri, sisipan kompor pelet, dan ketel pelet.

Kompor pelet bekerja seperti tungku modern, di mana bahan bakar, kayu, atau pelet biomassa lainnya, disimpan di tempat penyimpanan yang disebut hopper. Hopper dapat ditempatkan di bagian atas alat, di samping alat atau dari jarak jauh. Auger mekanis secara otomatis memasukkan pelet ke dalam panci pembakaran. Dari sana, mereka terbakar pada suhu tinggi dengan emisi minimal. Tabung penukar panas mengirimkan udara yang dipanaskan oleh api ke dalam ruangan. Kipas konveksi mengedarkan udara melalui tabung penukar panas dan masuk ke dalam ruangan. Kompor pelet memiliki papan sirkuit di dalamnya yang berfungsi seperti termostat dan untuk mengatur suhu.

Sisipan kompor pelet adalah kompor yang dimasukkan ke dalam pasangan bata atau perapian kayu yang sudah ada, mirip dengan sisipan perapian.

Boiler pelet adalah pemanas sentral mandiri dan sistem air panas yang dirancang untuk menggantikan sistem bahan bakar fosil tradisional dalam aplikasi perumahan, komersial, dan institusional. Boiler pelet otomatis atau otomatis termasuk silo untuk penyimpanan pelet dalam jumlah besar, sistem pengiriman bahan bakar yang memindahkan bahan bakar dari silo ke hopper, pengontrol logika untuk mengatur suhu di beberapa zona pemanasan dan sistem pembuangan abu otomatis untuk operasi otomatis jangka panjang.

Keranjang pelet memungkinkan seseorang untuk menghangatkan rumah dengan menggunakan pelet di kompor atau perapian yang sudah ada.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Biomassa

Biomassa adalah istilah yang mengacu pada semua senyawa organik yang berasal dari makanan, alga, dan sampah organik. Klasifikasi biomassa dibedakan menjadi biomassa berkayu, biomassa non-kayu, dan biomassa sekunder. Biomassa juga dapat diklasifikasikan menjadi limbah pertanian, limbah hutan, produk tanaman intensif, dan limbah organik. Sifat kimia, sifat fisik, kadar air dan kekuatan mekanik biomassa yang berbeda sangat berbeda dan berbeda. Biomassa merupakan sumber energi terbarukan berkualitas rendah. Teknologi konversi energi panas menggunakan biomassa sangat kompleks dan dapat disesuaikan dengan penerapannya. Bervariasi berdasarkan aplikasi dan kompleksitas. Sifat biologis utama dari proses insulasi berkaitan dengan analisis proksimat, analisis ultimat, suhu leleh, ketahanan benturan, dan laju keausan.

Biomassa adalah salah satu jenis senyawa organik. Biomassa terutama terdiri dari karbohidrat, lemak dan protein. Mineral yang tersisa adalah natrium, fosfor, kalsium dan zat besi. Senyawa utama penyusun biomassa adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin.Ketiga senyawa inilah yang menyusun dinding tumbuhan. Biomassa dapat digunakan sebagai bahan bakar atau melalui proses briket. Selain itu, biomassa juga digunakan sebagai bahan bakar pembangkit listrik.

Penggunaan istilah

Kata “biomassa” pertama kali digunakan dalam literatur pada tahun 1934. Seorang ilmuwan Rusia bernama Bogorov menggunakan kata biomassa dalam nama biomassa dalam Journal of Marine Biology Association. Dalam jurnal tersebut, biomassa mengacu pada berat alga kering yang digunakan untuk memeriksa perubahan musiman dalam pertumbuhan tanaman. Biomassa sekarang didefinisikan sebagai energi yang dihasilkan langsung dari tanaman. Biomassa tidak langsung adalah biomassa yang diperoleh dari industri peternakan dan makanan.

Sumber daya

Sumber daya hayati berasal dari berbagai tumbuhan darat dan laut. Biomassa dapat diperoleh dari pertanian, peternakan, sisa limbah, limbah industri, dan kotoran hewan.Berdasarkan siklus karbon melalui fotosintesis, terdapat sumber daya hayati tidak terbatas yang dapat digunakan kapan saja.Sumber daya alam yang berkelanjutan sangat dipengaruhi oleh ekosistem tanaman yang mempertimbangkan hasil panen, tingkat pertumbuhan, dan perlindungan lingkungan.

Komponen penyusun

• Selulosa
  • Biomassa sebagian besar merupakan senyawa selulosa. Persentase kandungannya bervariasi dari 33% hingga 90% tergantung jenis tanaman. Rumus kimia selulosa adalah C6H10O5. Selulosa mengandung polimer glukosa dengan panjang rantai hingga 10.000 molekul. Pada kayu kering, kandungan selulosanya 40 sampai 44%. Peran selulosa dalam bioteknologi adalah sebagai penghasil pirolisis pada proses pirolisis.
• Hemiselulosa
  • Hemiselulosa adalah polimer yang tersusun dari senyawa glukosa dengan lima atom karbon. Proporsi hemiselulosa dalam biomassa berkisar antara 15 hingga 35%. Pada proses pirolisis, kandungan hemiselulosa menurun lebih cepat dibandingkan selulosa dan lignin. Hemiselulosa dapat menghasilkan gula arabinosa dan furfural bila direbus pada suhu 200 °C.
• Lignin
  • Biomassa mengandung makromolekul terikat yang disebut lignin, makromolekul senyawa fenolik basa. Lignin digunakan sebagai zat pengasam dalam bentuk lignosulfonat. Zat asam sulfat ini digunakan untuk menjaga kestabilan lumpur pemboran. Sifat lignin adalah ketahanannya terhadap panas. Setelah proses pirolisis (350~500˚C), nilai kandungannya menurun. Setelah udara, penurunan kandungan lignin menyebabkan terbentuknya senyawa tar dan fenolik di udara yang berbahaya bagi kesehatan manusia. Ketika udara bersentuhan dengan tar dan senyawa fenolik, mereka menyebabkan oksidasi dan terakumulasi di saluran pernapasan.
• Pati
  • Pati merupakan polisakarida yang mengandung gula dan dihubungkan oleh glikosida. Sebagian besar pati larut dalam air panas, namun ada pula yang tidak. Pati memiliki nilai gizi yang tinggi dan terdapat pada biji, umbi atau batang tanaman.
• Protein
  • Protein merupakan senyawa makromolekul dengan kandungan asam terpolimerisasi yang tinggi. Sifat-sifat protein ditentukan oleh jenis dan keasaman asam yang terpolimerisasi. Dalam biomassa, protein lebih sedikit dibandingkan dengan selulosa, hemiselulosa, dan lignin.
• Komponen organik dan anorganik
  • Komponen organik dan anorganik ditemukan dalam jumlah biomassa yang sangat kecil. Komponen organik utama adalah gliserida dan sukrosa, sisanya adalah alkaloid, pigmen, terpen dan zat lilin. Fase anorganik adalah abu yang tersusun dari unsur kalsium, kalium, fosfor, magnesium, silikon, aluminium, besi, dan natrium.

Karakteristik

• Karakteristik gasifikasi
  • Biomassa mempunyai sifat khusus pada musim berangin. Dalam proses penyaringan, sifat biologis diperoleh melalui analisis proksimat dan analisis ultimat. Analisis rinci diperoleh karakteristik seperti kadar air, kadar abu, kadar air dan nilai kalor. Pada analisa akhir diketahui kadar karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan sulfur. Selain itu, ia juga menunjukkan ketahanan terhadap suhu peleburan kembali, sifat anti-aus, dan indeks bioekspansi.
• Kadar air
  • Biomassa memiliki kadar air bebas dan kadar air terikat. Selama proses pengeringan, kadar air bebas menghilang dan mengalami perubahan sesuai dengan tingkat kelembaban udara. Sedangkan peleyapan kadar air terikat harus dilakukan dengan teknik pengeringan karena berada di dalam pori-pori biomassa.
• Abu
  • Biomassa yang terbakar menghasilkan bahan organik berupa abu. Unsur utama abu ini adalah silika, aluminium, besi, kalsium, magnesium, titanium, natrium dan kalium. Biaya pembuangan abu pada akhir proses insinerasi dan teknologi konversi yang digunakan ditentukan oleh kadar abu.Hal terpenting dalam pemilihan teknologi isolasi ditentukan oleh karakteristik abu pada suhu tinggi. Jika fly ash berbentuk frit maka temperatur operasi produksi gas harus lebih tinggi dari nilai lelehnya. Sebaliknya, untuk generator gas yang menggunakan abu terbang dalam bentuk abu kering, suhu pengoperasian tidak boleh melebihi nilai suhu abu gabungan.
  Zat terbang
  • Ketika biomassa dipanaskan atau dimasak, ia melepaskan senyawa yang disebut zat mudah menguap. Emisinya meliputi hidrogen, karbon monoksida, karbon dioksida, metana, hidrokarbon ringan, tar, amonia, belerang, dan oksigen. Bahkan setelah proses pirolisis, biomassa tetap berbentuk padat yang disebut batubara. Padatan ini sebagian besar mengandung karbon.
• Nilai kalor
  • Biomassa yang mengalami dekomposisi lengkap dan stoikiometri menghasilkan energi yang disebut nilai kalor atau panas. Nilai kalor dapat dinyatakan sebagai nilai kalor maksimum atau nilai kalor total, dan dapat dinyatakan sebagai nilai kalor minimum atau nilai kalor bersih. Perbedaan antara nilai kalor bruto dan nilai kalor bersih bergantung pada jumlah kalor pembakaran air panas tersebut. 25°C adalah suhu standar untuk mencatat nilai kalor kotor dan bersih.

Jenis

• Biomassa kayu
  • Biomassa kayu adalah biomassa berupa kayu yang diperoleh dari hutan. Selain itu, biomassa kayu juga hadir dalam bentuk limbah kayu yang tidak diperlukan untuk industri kehutanan. Pohon tumbang tidak memiliki nilai komersial dan dapat dimanfaatkan sebagai energi biomassa. Pohon yang ditanam di hutan organik diberi jarak agar tunggulnya dapat tumbuh. Dalam kondisi ringan, siklus ini berulang selama 50 hingga 100 tahun.
• Biomassa herba
  • Biomassa vegetatif adalah biomassa yang berupa tumbuhan liar, tumbuhan pangan, sisa tumbuhan pangan, rerumputan, bambu, dan polong-polongan. Rumput merupakan tanaman herba yang dapat menghasilkan energi dalam waktu singkat. Kacang-kacangan baik bagi lingkungan karena dapat mengikat nitrogen dengan bantuan bakteri Rhizobium, sehingga mengurangi penggunaan pupuk nitrogen kimia pada tanaman organik.
• Tanaman gula dan pati
  • Biomassa dalam bentuk gula dan pati dapat diubah menjadi biofuel. Sisa limbahnya mengandung pati dan gula serta selulosa dan hemiselulosa yang dapat diubah menjadi glukosa melalui proses fermentasi. Tanaman pati yang dapat dikonversi langsung menjadi biomassa antara lain padi, kentang, ubi jalar, gandum, jelai, singkong, dan sagu. Saat ini tanaman gula yang dapat dibuat biodegradable adalah tebu dan bit.
• Biomassa penghasil minyak
  • Produksi Minyak Biomassa merupakan biji atau buah tanaman yang dapat menghasilkan lemak dan minyak. Jenis biomassa ini digunakan sebagai makanan, pakan industri dan sebagai pengganti minyak mineral dalam produksi biofuel. Biofuel utama yang menghasilkan minyak adalah kedelai, mustard, dan minyak sawit.

Pemanfaatan

• Sumber energi terbarukan
  • Biomassa merupakan salah satu bahan baku produksi biomassa. Sumber biomassa yang digunakan dalam biomassa berasal dari sampah perkotaan. Biomassa merupakan biofuel yang menghasilkan energi primer dalam bentuk cair. Biomassa dalam bentuk gas digunakan sebagai biomassa, biomassa dalam bentuk padat digunakan sebagai biobriket. Ketiga sumber energi utama ini digunakan sebagai bahan bakar transportasi dan industri. Selain itu, energi primer ini dapat diubah menjadi energi sekunder yaitu energi biomassa. Pemanfaatan biomassa untuk menghasilkan produk berbasis bio tidak memiliki syarat khusus dan dapat langsung dimanfaatkan sebagai energi primer.
  • Konversi biomassa menjadi energi dimungkinkan melalui penyulingan, proses biokimia dan ekstraksi biji minyak. Dalam konversi biomassa menggunakan metode termal, biomassa melibatkan proses pembakaran, gasifikasi, pirolisis, pemanggangan, dan termal. Panas pembakaran bahan bakar padat diubah menjadi energi panas dan gas buang yang terdiri dari karbon dioksida dan uap air. Panas pembakaran digunakan pada turbin uap yang berfungsi memanaskan air hingga menghasilkan uap. Panas pembakaran juga digunakan dalam berbagai proses industri yang memerlukan reaksi kimia. Melalui proses pirolisis, bahan bakar padat berupa batubara dapat diperoleh dengan kualitas biomassa yang lebih tinggi. Selain itu, proses pirolisis menghasilkan dekomposisi biologis yang menghasilkan senyawa hidrokarbon. Senyawa yang dihasilkan adalah tar, hidrokarbon berat dan asam organik. Proses pirolisis juga menghasilkan gas seperti karbon monoksida, karbon, uap air, asetilena, etena, dan etana. Proporsi senyawa yang dihasilkan dari proses pirolisis biomassa ditentukan oleh suhu akhir pirolisis dan laju pemanasan.
• Bioproduk
  • Biomassa juga digunakan untuk menggantikan bensin pada mobil dengan memproduksi bioetanol. Selain itu, biomassa dapat menghasilkan energi panas dan energi listrik melalui produksi biomassa, gas sintetis dan biopellet, dan dengan menggunakan teknologi biorefinery pada biomassa, bioetanol dapat diproduksi dengan harga murah. Selain itu, cara ini dapat menghasilkan energi dan produk samping. Bahan yang digunakan untuk mengubah biomassa menjadi bioetanol berasal dari sisa pertanian atau pertanian yang mengandung pati dan lignoselulosa. Bahan ini diubah menjadi hidrokarbon melalui langkah pertama hidrolisis dan fermentasi. Proses hidrolisis menggunakan enzim selulase baik dengan metode enzimatik maupun termokimia. Pada titik ini, ragi digunakan dalam proses fermentasi. Pati digunakan untuk memproduksi etanol, sedangkan lignin dan hemiselulosa digunakan untuk menghasilkan produk berupa xylitol, perekat, lignosulfonat dan biomassa.
• Teknologi gasifikasi
  • Biomassa digunakan untuk menghasilkan bahan bakar gas dalam proses pembakaran. Produksi gas dicapai melalui reaksi kimia berenergi tinggi antara biomassa dan zat gas. Agen gas adalah udara, oksigen, atau uap air. Produksi bahan bakar gas dari biomassa menggunakan proses pirolisis. Biomassa terutama terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen, yang digunakan sebagai bahan mentah.
  • Ketika biomassa digunakan dalam teknologi produksi, faktor-faktor seperti kadar air, bentuk dan ukuran partikel juga dipertimbangkan. Dengan pengeringan dimungkinkan diperoleh kadar air biomassa kurang dari 30%. Kadar air biomassa yang dikeringkan di udara adalah 10-15%. Partikel biomassa harus berbentuk bola atau silinder. Partikel datar atau debu tidak boleh digunakan karena dapat mengganggu aliran udara di dalam reaktor. Ukuran partikel biomassa yang digunakan sebagai umpan udara harus antara 0,5 dan 5,0 cm. Kepadatan massa minimum partikel biomassa adalah 250 kg/m2, dan ukuran partikel biomassa diklasifikasikan menjadi partikel besar, partikel kecil, partikel acak, peternakan energi, atau tumpang sari. Untuk partikel berukuran besar, kadar air abu kurang dari 30% dan kadar abu rendah sehingga menghasilkan ukuran partikel yang besar. Partikel yang lebih kecil mengandung lebih banyak uap air atau abu tetapi memiliki kepadatan partikel yang lebih rendah. Partikel-partikel tersebut memiliki kadar air yang tinggi dan bentuknya tidak beraturan atau sangat basah. Ukuran partikel biomassa yang lebih besar digunakan dalam pembangkitan energi atau daur ulang. Persyaratan utama penggunaan biomassa sebagai bahan baku adalah ketersediaannya dalam jumlah yang memungkinkan pemanfaatan berkelanjutan.

Dampak

Biomassa merupakan bahan bakar bebas karbon sehingga tidak menghasilkan gas rumah kaca. Pembakaran bahan bakar fosil hanya menghasilkan begitu banyak karbon dioksida. Keseimbangan karbon dioksida dicapai dengan menanam tanaman baru yang menyerap karbon dioksida. Jika biomassa dimanfaatkan sebagai sumber energi terbarukan, maka luas lahan pertanian dan hutan produktif akan semakin berkurang.

Sumber: id.wikipedia.org