potensi pengembangan bio compressed methane gases bio cmg dari biomassa sebagai pengganti lpg dan...
TRANSCRIPT
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
1/47
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
2/47
Outline Presentasi
Pendahuluan
Proses Gasifikasi
Teknologi Gasifikasi
Proses Sabatier (sintesis metana)
Hasil Bio-metana dari Biomassa
Kegunaan Lain Syn-gas Hasil Gasifikasi Biomassa
Biomassa menjadi Bio-CMG
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
3/47
PENDAHULUAN
Biomass menjadi Bio-CMG
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
4/47
Potensi Biomassa di Indonesia
Biomass waste
Solid wastefrom palm oil
production
20 milliontons/year
Bagasse
12 milliontons/year
Biomass waste from
industrialforest
54 milliontons/year
Plantationfield
12 miliiontons/year
Biomassa menjadi Bio-CMG
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
5/47
Kapasitas Terpasang dan Potensi PLT
Biomassa di Indonesia
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
6/47
Konsep Sintesis Metana dari Biomassa
Biomassa menjadi Bio-CMG
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
7/47
Perbandingan Proses Termokimia dan Biokimia
Termokimia Biokimia
1. Temperatur tinggi 1. Temperatur rendah
2. Tekanan tinggi 2. Tekanan rendah
3. Membutuhkan katalis logam 3. Membutuhkan katalis enzim
4. Tidak menggunakan organisme 4. Membutuhkan organisme dan
kontrol organisme relatif sulit
5. Reaksi relatif sedikit sensitif
terhadap kondisi reaksi
5. Reaksi sangat sensitif terhadap
kondisi reaksi
6. Waktu reaksi relatif cepat 6. Waktu reaksi relatif lama
7. Ukuran reaktor relatif lebih kecil 7. Ukuran reaktor relatif lebih besar
Biomassa menjadi Bio-CMG
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
8/47
Sintesis Metana dengan Termokimia
BiomassaProses
GasifikasiSyn-gas
ProsesSebatier
Metana
Sintesis metana dengan proses termokimia pada skalabesar akan lebih efisien dibandingkan denga proses biokimia. Hal
ini karena waktu reaksi relatif lebih singkat dan ukuran alat lebih
kecil.
Tetapi, kelemahan proses termokimia adalah membutuhkan
energi yang relatif tinggi untuk mencapai suhu dan tekananoperasi yang tinggi.
Alur sintesis metana denga proses termokimia adalah sebagai
berikut :
Biomassa menjadi Bio-CMG
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
9/47
Kebijakan Energi Pemerintah Indonesia
Biomassa menjadi Bio-CMG
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
10/47
PROSES GASIFIKASI
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
11/47
Konsep Proses Gasifikasi
Biomassa menjadi Bio-CMG
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
12/47
Proses Gasifikasi
Gasifikasi adalah sebuah proses kimia secara termal darimaterial organik menjadi bahan bakar gas (syn-gas) pada suhu
yang tinggi dan keberadaan oksigen yang terbatas (Higman and
Burgt, 2003).
Proses gasifikasi membutuhkan medium, disebut gasifying
medium, yang mempunyai unsur oksigen. Gasifying mediummenyediakan unsur oksigen untuk bereaksi dengan batubara
membentuk karbon monoksida (CO). Gasifying medium yang
sering digunakan adalah udara, oksigen dan steam.
Syn-gas secara umum terdiri dari gas hidrogen (H2), karbon
monoksida (CO), metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2)(Bridgwater, 1995). Selain bahan bakar gas, proses gasifikasi juga
menghasilkan produk padat (char) dan produk cair (bio-oil),
seperti diilustrasikan pada Gambar 1.
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
13/47
Proses Gasifikasi
Gambar 1. Alur skematik proses gasifikasi batubara
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
14/47
Proses Gasifikasi
Empat proses utama di dalam gasifikasi adalah sebagai berikut.
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
15/47
Proses Gasifikasi
Reaksi-reaksi utama pada gasifikasi adalah sebagai berikut.
Pyrolysis
Biomass + heat Char + Tar (bio-oil) + Gas (CO,
CO2, H2, CH4)
Combustion (Oxidation)C(s) + ½ O2(g) 2CO(g)
CO(g) + ½ O2(g) CO2(g)
C(s) + O2(g) CO2(g)
H2(g) + ½ O2(g) H2O(g)
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
16/47
Proses Gasifikasi
Reaksi-reaksi utama pada gasifikasi adalah sebagai berikut.
Reduction
C(s) + CO2(g) 2CO(g) (Boudouard reaction)
C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) (Water-gas reaction)
C(s) + H2(g) 2CH4(g) (Methanation)
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) (Water-gas shift)
CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) (Steam-methane
reforming)
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
17/47
Komposisi Syn-gas
Komposisi syn-gas hasil gasifikasi secara umum dapatdigambarkan sebagai berikut :
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
18/47
TEKNOLOGI GASIFIKASI
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
19/47
Teknologi Gasifikasi
Teknologi gasifikasi dibedakan berdasarkan jenis gasifier yangdigunakan. Menurut Basu (2013), ada tiga jenis gasifier kontinyu
yang digunakan untuk gasifikasi batubara.
1. Moving-bed Gasifier
2. Fluidized-bed Gasifier
3. Entrained-flow Gasifier
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
20/47
1. Moving-bed Gasifier
Moving-bed gasifier merupakan gasifier dengan tumpukanbatubara yang bergerak dari atas ke bawah tanpa terfluidisasi.
Setiap batubara akan melewati semua zona proses gasifikasi di
dalam gasifier secara teratur.
Ada dua tipe moving-bed gasifier :
Updraft gasifier
Downdraft gasifier
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
21/47
1. Moving-bed Gasifier (Updraft gasifier)
Updraft gasifier merupakan moving-bed gasifier dengan produk gaskeluar pada bagian atas gasifier. Gasifying medium dipanaskan dan
diumpankan ke dalam gasifier melalui lubang pada bagian bawah
gasifier.
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
22/47
1. Moving-bed Gasifier (Downdraft gasifier)
Downdraft gasifier merupakan moving-bed gasifier dengan produkgas keluar pada bagian bawah gasifier. Gasifying medium dipanaskan
dan diumpankan ke dalam gasifier melalui lubang pada bagian
tengah gasifier atau tepat di bawah zona pirolisis.
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
23/47
2. Fluidized-bed Gasifier
Fluidized-bed gasifier merupakan gasifier dengan batubara yangterfluidisasi di dalam gasifier. Batubara diumpankan pada bagian atas
atau samping gasifier. Gasifying medium diumpankan pada bagian
bawah gasifier dan sekaligus digunakan sebagai gas yang
memfluidisasi batubara. Sedangkan, produk gas keluar pada bagian
atas gasifier.
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
24/47
3. Entrained-flow Gasifier
Entrained-flow gasifier merupakan gasifier dengan batubaradiumpankan bersama dengan gasifying medium ke dalam gasifier.
Untuk memudahkan dalam pengumpanan ke dalam gasifier,
terutama jika bertekanan, umpan batubara dapat dicampur dengan
air membentuk slurry . Gasifying medium dijaga pada kecepatan tinggi
untuk meng-entrain batubara.
Ada dua tipe Entrained-flow gasifier :
A. Batubara dan gasifying medium diumpankan melalui samping-
bawah gasifier.B. Batubara dan gasifying medium diumpankan melalui atas gasifier.
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
25/47
3. Entrained-flow Gasifier
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
26/47
Rangkuman Teknologi Gasifier
Rangkuman perbedaan pola aliran beberapa tipe gasifier :
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
27/47
Rangkuman Teknologi Gasifier
Rangkuman perbedaan jenis gasifier :
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
28/47
Proses Sabatier
(Sintesis Metana)
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
29/47
Proses Sabatier (sintesis metana)
Proses Sabatier adalah proses kimia secara termal yang
mereaksikan karbon dioksida dengan hidrogen menjadi metana
dengan bantuan katalis.
Proses Sabatier berlangsung pada temperatur optimal antara 250
– 300o
C.
Proses Sabatier membutuhkan katalis nikel atau ruthenium yangdiembankan pada alumina untuk mempercepat reaksi dan
meningkatkan selektivitas reaksi.
Reaksi pada Proses Sabatier :
Gasifikasi Batubara
2 4 ↔ 2 O + 165 kJ/mol
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
30/47
Konsep Proses Sabatier (sintesis metana)
Palm Empty Fruit Bunchesto Engine Fuel
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
31/47
Hasil Bio-metana dariBiomassa
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
32/47
Hasil Bio-metana dari Biomassa
Potensi limbah biomassa di Indonesia yang dapat dikonversi
menjadi energi adalah 98 juta ton per tahun.
Apabila biomassa tersebut dikonversi menjadi metana dengan
proses gasifikasi dan proses Sabatier, maka perkiraan metana
yang dihasilkan adalah sebesar 2,22 TSCF/tahun atau setara
dengan kalor 5,65 x 1014
kkal/tahun. Konsumsi LPG di Indonesia pada tahun 2014 diprediksi
mencapai 6,1 juta ton atau setara dengan kalor sebesar 6,84 x
1013 kkal.
Konsumsi Premium di Indonesia pada tahun 2014 diprediksi
mencapai 40 juta kL atau setara dengan kalor sebesar 4,05 x1014 kkal.
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
33/47
Diagram hasil bio-metana dari biomassa
Gasifikasi Batubara
Biomassa(98 juta ton/th)
Proses Gasifikasidan Sabatier
Bio-metana
(2,22 TSCF/th)
Subtitusi LPG
(0,28 TSCF/th)
Subtitusi Premium
(1,60 TSCF/th)
Subtitusi BBM lain
(0,34 TSCF/th)
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
34/47
Hasil Bio-metana dari Biomassa
Bio-metana digunakan sebagai pengganti LPG dalam bentuk Bio-
Compressed Methane Gases (Bio-CMG). Bio-metana ditekan
hingga 11 bar untuk disalurkan ke industri atau rumah tangga
melalui jaringan pipa gas.
Sedangkan bio-metana juga digunakan sebagai pengganti
Premium dalam bentuk Bio-CMG dengan memodifikasi sistempengumpanan bahan bakar pada mesin kendaraan.
Bio-metana ditekan hingga 11 bar untuk disalurkan ke stasiun
pengisian bahan bakar gas (SPBG) melalui jaringan pipa gas.
Kemudian Bio-CMG diisikan ke tangki bahan bakar kendaraan
dengan tekanan 200 bar. Kekurangan dari teknologi bahan bakar gas adalah tekanan
penyimpanan pada kendaraan yang sangat tinggi sehingga
memiliki resiko yang sangat tinggi pula.
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
35/47
Kegunaan Lain Syn-gasHasil Gasifikasi Biomassa
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
36/47
Kegunaan Syn-gas
Syn-gas merupakan produk utama dalam proses gasifikasi biomassa.
Berbagai macam kegunaan syn-gas adalah sebagai berikut.
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
37/47
Kegunaan Syn-gas
Penggunaan syn-gas secara langsung adalah untuk :
1. bahan bakar boiler
2. power generation
3. hydrogen treatment
4. fuel cells
Penggunaan syn-gas secara tidak langsung adalah untuk :
1. pupuk urea
2. metanol
3. etanol
4. bahan bakar sintetis
5. bahan kimia
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
38/47
Sintesis pupuk urea
Sintesis ammonia dari syn-gas hasil gasifikasi batubara sesuai
dengan reaksi berikut. Sintesis ammonia
Reaksi sintesis ammonia membutuhkan kondisi operasi reaktorpada suhu 350-550oC dan tekanan 100-250 bar. Katalis yangdigunakan dalam sintesis ammonia adalah besi.
Sintesis pupuk urea
Reaksi sintesis urea dijalankan pada reaktor dengan suhu 180-190oC dan tekanan 140-150 bar.
Gasifikasi Batubara
3 ↔ 2
2 ↔ ()
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
39/47
Sintesis ammonia
Diagram proses sintesis ammonia dari syn-gas hasil gasifikasi
batubara adalah :
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
40/47
Sintesis pupuk urea
Diagram proses sintesis urea dari ammonia dan karbondioksida
adalah :
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
41/47
Sintesis metanol
Sintesis metanol dari syn-gas hasil gasifikasi batubara dapat
dilakukan dengan beberapa teknologi proses dan reaksi.
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
42/47
Sintesis metanol
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
43/47
Sintesis etanol
Sintesis etanol dari syn-gas hasil gasifikasi batubara dapat dilakukan
dengan dua cara:
Prosess Fischer-Tropsch (FT)
Reaksi FT dijalankan pada reaktor dengan suhu 150-300oC dan
tekanan hingga 50 bar. Katalis yang digunakan adalah besi dancobalt.
Proses fermentasi
Reaksi fermentasi dijalankan pada reaktor dengan suhu 37-40oC
dan tekanan atmosferis. Bakteri yang digunakan adalah
Butyribacterium methylotrophicum dan Clostridium sp.
Gasifikasi Batubara
6 3 O → 5 4
6 2 → 5 3 O
2 4 ↔ 5 O
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
44/47
Sintesis etanol
Diagram proses sintesis ethanol dari syn-gas hasil gasifikasi
batubara adalah :
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
45/47
Sintesis bahan bakar sintetik
Sintesis bahan bakar sintetik dari syn-gas hasil gasifikasi batubara
dilakukan dengan cara:
Prosess Fischer-Tropsch (FT)
Reaksi FT dijalankan pada reaktor dengan suhu 150-300oC dantekanan hingga 50 bar. Katalis yang digunakan adalah besi dan
cobalt.
Gasifikasi Batubara
(2 1) ↔ (+) O
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
46/47
Sintesis bahan bakar sintetik
Diagram proses sintesis ethanol dari syn-gas hasil gasifikasi
batubara adalah :
Gasifikasi Batubara
-
8/19/2019 Potensi Pengembangan Bio Compressed Methane Gases Bio CMG Dari Biomassa Sebagai Pengganti LPG Dan BBG
47/47
THANK YOU
Gasifikasi Batubara