BAHAN BAKAR DARI SAMPAH KOTA

Sampah kota amat melimpah di negeri ini. Sudah tiba saatnya, para Investor bertugas mengolah sampah kota menjadi bahan bakar seperti syngas (gas sintetik), metanol, Dimetil Eter (DME), solar (HSD), minyak tanah, bensin, dll. yang setiap tahun permintaan BB tsb terus meningkat. Sumber bahan baku sampah selalu ada di kota-kota besar yang diberikan secara cuma-cuma oleh penduduk di negeri ini. Investor DN diminta segera membuat alat dan mengolah sampah yang sudah tersedia.

DME  (apa itu Dimetil Eter?)

DME sebagai aerosol hair spray

Dimetil Eter, CH3OCH3, (metoxksimetan, oksibismetan, eter kayu), berbau lunak, BM 46,07; kandungan oksigen 34,8%; suhu kritis 126,85oC; tekanan kritis 5370kPa; densitas cair @25oC = 656,62kg/m3; densitas cair @20oC = 0,67 g/cc; cetane number 55-60; octane number 13; nilai kalori 6900kcal/kg; tekanan uap @20oC = 516.76kPa; volum spesifik 1493L/ton; batas nyala di udara 3,4-18%v; Bila berada pada suhu di atas -25oC atau di bawah tekanan 5 bar, DME berbentuk gas; LPG sintetik; alternatif diesel ini adalah gas yang bersih, tidak berwarna, larut dalam air, larut dalam semua solven organik yang mudah dicairkan dan diangkut. Sifatnya mirip propan dan butan (LPG) Ia telah lama digunakan dalam industri perawatan pribadi (sebagai propelan aerosol jinak, hair spray, parfurm, deodoran, antiperspiran, spray penghilang nyeri), insektisida, pengganti gas CFC (untuk mesin AC dan refrigerator), dan sekarang digunakan sebagai bahan alternatif LPG, diesel, dan bensin. Akan tetapi, sifat lubrikasinya yang buruk dan viskositasnya yang rendah, DME menyebabkan kerusakan sistem injeksi BB. Kebocoran yang terjadi dari sistem pasok BB mengharuskan DME dicampur dengan BB lain. DME masih dapat dicampur dengan LPG pada komposisi 20% tanpa memodifikasi peralatan. Ia digunakan dalam motor bensin dan turbin gas dengan komposisi 30%DME / 70%LPG.
Kandungan 20.000ppm DME tidak berakibat karsinogenik. 1,4ton metanol dikonversi menjadi 1 ton DME.

Permintaan DME di Indonesia

Di masa depan, DME akan terus dikembangkan menjadi BB (Bahan Bakar) otomotif, pembangkit listrik, dan pemakaian domestik seperti pemanasan dan masak-memasak. DME adalah BB hijau, beragam sumber & pasar terbuka (LPG, Diesel, pembangkit listrik, pembawa hidrogen, bahan baku industri kimia lainnya), teknologi tersedia, dan layak ekonomi.

Indonesia telah berupaya memproduksi DME di dalam negeri seperti

• Pabrik DME 800ton/hari (268.000 ton/th) dibangun di Cilegon, Banten yang menggunakan bahan baku metanol (Okt 2013)
• PT Pertamina (saham 20%) bekerjasama dengan sebuah perusahaan minyak swasta, PT Arrtu Mega Energie (AME) (80%) membangun pabrik metanol dari batubara kualitas rendah di Peranap (Riau), dan pabrik DME (dari metanol, Peranap) di Eretan (Jabar) (biaya total US$ 1,9 milyar) dengan kapasitas produksi 1,7juta ton/th.

Akan tetapi, permintaan DME tahun 2015 di Indonesia masih besar, yaitu sekitar 5.000.000 ton/tahun (Gambar di atas), sehingga produksi DN tersebut hanya menutupi pasar domestik 20%. Oleh karena itu, DME masih terus diimpor. Pada tahun 2030, permintaan LPG di DN diduga akan meningkat hingga 11juta ton. Bahkan, kebutuhan DME dunia lebih besar lagi: >200juta ton/tahun. Oleh karena itu, LPG harus disubstitusi oleh DME dan diproduksi di DN.

Seperti halnya LPG, DME adalah berbentuk gas pada suhu dan tekanan normal, tetapi akan berubah menjadi cair ketika diberi tekanan atau didinginkan. Karena DME mudah dicairkan, maka ia mudah diangkut dan disimpan, BioDME (dari biomassa) mengandung oksigen tinggi, tidak mempunyai senyawa sulfur dan tidak beracun, dan zat bakar ultra bersih, maka DME adalah solusi serbaguna dan menjanjikan dalam campuran BB terbarukan dan BB karbon rendah di seluruh dunia.

Harga DME di China tergantung kepada harga metanol (~ 255USD/ton), yaitu sekitar ~370USD/ton (Maret 2016), sedangkan harga LPG sekitar 470USD/ton. Semuanya masih cenderung akan turun untuk bulan-bulan berikutnya.

Pasar terbesar DME di dunia adalah kawasan Asia Pasifik (China, Jepang, Korsel, dan Indonesia) dengan cara mencampur DME dengan LPG. Pemain di kawasan ini adalah Jiutai Energy Group (China), dan China Energy Limited (Singapura).

Sebagian besar DME adalah output dari proses dua langkah, pertama: produksi metanol dengan menggunakan batubara atau gas alam sebagai bahan baku, dan yang kedua adalah dehidrasi metanol untuk menghasilkan DME. Batubara digunakan sebagai bahan baku di negara-negara Asia sementara negara-negara seperti Papua Nugini dan Arab Saudi fokus pada reforming gas alam untuk menghasilkan metanol dan kemudian mengubahnya menjadi DME. Produsen DME utama termasuk Akzo Nobel N.V. (Belanda), Royal Dutch Shell Plc. (Belanda), Chemours Co. (AS), China Energy Ltd (Singapura), Mitsubishi Corp. (Jepang), Ferrostaal GmbH (Jerman), Grillo Werke AG (Jerman), Jiutai Energy Group (Cina), Oberon Fuels (US), dan Zagros Petrochemical Co. (Iran).

Di antara berbagai aplikasi DME, blending LPG merupakan pasar terbesar untuk DME. Kelangkaan LPG merupakan keprihatinan besar di negara-negara yang kekurangan cadangan gas, karena mereka memiliki pilihan yang sangat terbatas untuk menggantikan LPG dengan gas alam. DME telah muncul sebagai sumber BB untuk negara-negara tersebut guna meminimalkan impor LPG dengan cara memadukan  DME ke LPG tanpa ada perubahan dalam infrastruktur. 

Bagaimana DME dibuat?

DME dapat diproduksi dari aneka sumber bahan yang melimpah, seperti gas alam, batubara, limbah kertas dan pabrik kertas, kayu hasil hutan, produk samping pertanian, limbah / sampah kota, tumbuhan alang-alang lainnya yang dikonversi menjadi gas sintetik (syngas) dengan 2 cara, langsung dan tidak langsung (via metanol).

Reaksi langsung:

Metode JFE:                  3CO + 3H2 >>> H3COCH3 + CO2 (eksotermik)

Metode Topsoe & APCI: 2CO + 4H2  >>> H3COCH3 + H2O (eksotermik)

Reaksi tidak langsung: 

Rumus Kimia LPG, Metanol menjadi DME & Air

Di dunia saat ini DME diproduksi terutama dilakukan dengan bantuan proses dehidrasi katalitik metanol (katalis zeolit atau gamma-Al2O3) tetapi juga diproduksi langsung dari gas sintetik (syngas) (paling efisien) yang dihasilkan dari proses gasifikasi batubara atau biomassa (sampah kota), atau melalui reforming gas alam. Harga batubara Rp.400,-/kg (th 2012), dan perlu 3kg batubara (Rp.1200,-) untuk mengkonversinya menjadi DME (Rp.8.000,-/kg). Tahun 2016, harga batubara muda USD25/ton dan DME USD370/ton.

• Produsen DME mayoritas di China, fasilitas di Jepang (Mitsubishi Gas Chemical, Itochu, dan Japan Petroleum Exploration Co.(JPE) 100.000 ton/th. JGC membangun pabrik baru yang ditangani oleh Mitsubishi Gas Chemical yang memproses langsung syngas menjadi DME.
• Fasilitas yang masih dibangun berada di Trinidad, & Tobago, Amerika Utara, Indonesia, dan Uzbekistan. Bio-DME di dunia pertama kali berasal dari Swedia (untuk kendaraan bermotor)
• Korea Gas Corp (Kogas) mensintesa gas alam, batubara, dan biomassa menjadi syngas, kemudian langsung diubah menjadi DME sebagai BB untuk memasak. Langkah selanjutnya, DME digunakan sebagai BB alternatif pada truk dan bus. Mobil buatan Hyundai Elantra Hybrid akan menggunakan DME sebagai BB alternatif.

BioDME dari sampah

Banyaknya sampah di Indonesia yang tidak tertangani mendorong beberapa pengusaha untuk mengubah sampah menjadi bio-DME via gas sintetik. Syngas yang diperoleh diubah menjadi bio-DME dengan bermitra dengan perusahaan lain. Makin banyak kandungan plastik dalam sampah makin banyak bio-DME yang diperoleh.

Fasilitas Gasifikasi Chemrec

Proyek Bio-DME dari biomassa lignoselulose skala industri pertama kali di dunia didemonstrasikan oleh konsorsium dari Chemrec, Haldor Topsoe, Volvo, Preem, Total, Delphi, dan ETC. Proyek itu didukung oleh Swedish Energy Agency dan Kerangka Program EU ketujuh. DME dibuat dari lindi hitam (limbah pabrik kertas) melalui gas sintetik bersih. Bio-DME yang diperoleh diuji-coba pada 14 kendaraan truk Volvo.

Truk Volvo berBB Bio-DME

Feb 2013 perusahaan induk milik LTU (Lulea University of Technology) mengambil alih Chemrec dan pabrik gasifikasinya. Sejak itu LTU bermitra dengan Chemrec dan Perusahaan Denmark Haldor Topso (kampiun proses katalitik dunia).




Gas Sintetik (Syngas) menjadi DME
DME dapat langsung diproduksi dari gas sintetik dalam reaktor fixed bed menggunakan katalis Cu-Zn-gamma-Al2O3. Konversi CO 70% dan DME diperoleh 80%.

Biogas menjadi DME

Oberon dari AS mengembangkan metan dan CO2 menjadi DME (3.000-10.000 gallon/hari) via biogas dari kotoran binatang, sisa makanan, limbah pertanian, dan gas alam menggunakan proses Oberon. 

Biogas menjadi Metanol
Beberapa prarancangan pembuatan metanol dari biogas telah banyak pula dilakukan mahasiswa DN. Biogas  terdiri atas CH4 (metan) (65%), CO2 (30,3%), CO (0,2%), Nitrogen (N2, 2%), Hidrogen (H2, 2%), H2S (0,5%), Oksigen (O2, jejak-jejak). 

Salah satu produk biogas berasal dari POME limbah cair kelapa sawit, 600kg POME menghasilkan 20m3 biogas; 1m3 biogas = 0,0446 kmol; 1 kmol biogas menghasilkan ~0,58 kmol metanol. Metanol dibuat dari biogas dan uap berdasarkan reaksi Hidrogenasi CO Tekanan Rendah. Reaksi fasa gas-gas irreversible, eksotermik dalam reaktor fixed bed multi tube berlangsung pada suhu 300 oC dan tekanan 49,5 atm dengan bantuan katalis CuO dan ZnO. Konversi CO sebesar 96,3%. 

Bila biogas berasal dari kotoran sapi (kotsa); diasumsi produksi kotsa 12kg/hari.ekor. 1 kg kotsa ~0,0125m3 biogas; 1 m3 biogas ~ 0,65m3 metan (CH4); 100kg metanol (CH3OH) membutuhkan 56,5 kg CH4. Contoh: 150.000 m3 biogas/hari yang setara dengan ~ 97.500 m3 CH4/hari menghasilkan metanol 62.123 ton/th.

Metanol menjadi DME

Proses DME konvensional (kiri), alternatif DWC (kanan)

Semula metanol dihasilkan dari gas sintetik (CO & H2) dengan katalis CuO, kemudian metanol didehidrasi menjadi DME (dimetil eter) dengan katalis gamma-Al2O3 atau Zeolit, pada tekanan 12 atm, dan katalis Al2O3-SiO2, dalam reaktor fixed bed adiabatis (RX) pada suhu 260oC. Kemudian didistilasi, (DC1) hasil atas, DME (99,9%berat, disimpan), hasil bawah, metanol (80%) dan air didistilasi-ulang (DC2) dalam kolom distilasi selanjutnya guna memisahkan metanol dan air. Metanol yang tidak bereaksi dikembalikan ke reaktor. Solusi inovatif untuk menurunkan energi distliasi (hemat 30%) adalah dengan cara menggunakan teknologi DWC (Dividing Wall Column).

Sementara, perusahaan China Energy dari Singapura membuat terobosan membuat DME dari metanol hanya pada suhu rendah 130 oC dan tekanan rendah dengan menggunakan katalis fase cair berupa senyawa asam yang dipatenkan, sehingga modal awal dan spesifikasi alat dapat lebih rendah bila dibandingkan dengan fasilitas pembuatan DME konvensional.

Gasifikasi Batubara Muda Menjadi DME
Konsumsi LPG nasional sekitar 6,7juta ton, dan sebagian besar (5juta ton) diimpor dari LN. Perusahaan tambang batubara harus mengubah batubara menjadi syngas via teknologi gasifikasi, dan selanjutnya diubah menjadi DME. Kementerian ESDM siap memberikan ijin jika ada investor berminat meningkatkan nilai tambah batubara kalori rendah. Industri yang melakukan itu berada di Bontang dan Sumatera Selatan (PT Bukit Asam).
Proyek Gas alam Masela (operator: Inpex Corporation dari Jepang 65% dan shell 35%, memproduksi gas tahun 2026) akan disiapkan untuk memproduksi pupuk, Metanol, dan DME, sehingga Pre-FEED (Pre Front End Engineering Design) dapat segera diselesaikan.

PT Bukit Asam Tbk (PTBA) bersama mitranya (Pertamina, Pupuk Indonesia, dan Chandra Asri Petrochemical) akan membangun pabrik gas sintetik dari batubara muda dengan dana USD1-1,5miliar menjadi DME (400ribu ton/th), yang selanjutnya akan diubah menjadi BB, Urea (pupuk, 500ribu ton/th), dan polipropilen (bahan baku plastik, 450ribu ton/th). PT Pertamina, PT Pupuk Indonesia, dan PT Chandra Asri akan jadi off-taker. Kebutuhan batubara muda sekitar 9juta ton/th termasuk PLTU Mulut Tambang Sumsel 9 (satu lokasi dengan pabrik gasifikasi batubara). COD sekitar th 2022.

BENSIN, MINYAK TANAH, DIESEL/SOLAR, MINYAK BAKAR, DLL.
  
Sampah kota juga dapat diubah menjadi produk BB seperti bensin, minyak tanah, diesel/solar, minyak bakar, dll. via teknologi autoklaf (mensterilisasi limbah, hilangkan bau, dengan uap 300 oF, diaduk dan dirotasi), diubah menjadi uap diesel sintetik dan katalis, dan kolom distilasi. Perusahaan yang mampu untuk itu adalah Green Power Inc. menggunakan proses yang disebut CDP (mensimulasi proses pembentukan minyak mentah dengan katalist khusus dan reaktor bertekanan). Langkah itu dapat mengurangi impor BB fosil. Proses itu sekaligus tidak menghasilkan dioksin dan furan, sehingga BB yang diperoleh lebih bersih dari BB fosil alam, tidak perlu TPA, target tanpa limbah, tidak ada BB fosil alami yang digunakan, ramah lingkungan, dan menciptakan lapangan kerja, Proses ini dapat melayani aneka jenis limbah (pemukiman, bisnis, industri, sampah kota, limbah binatang, di TPA, dll.). Efisiensi overall: 80%. 

Perusahaan Jerman Alphakat GmbH, (percobaan awal di Eppendorf), juga mengubah sampah (termasuk batubara muda, limbah plastik, tumbuhan/kayu/biomassa, ban bekas, oli bekas, dll) menjadi solar/HSD kualitas tinggi (cetane number >58, siap dipakai pada mobil, truk, mesin, genset,  lokomotif/ kereta api, kapal, helikopter, pesawat terbang, dll) menggunakan teknologi yang disebut proses KDV (Katalytische Drucklose Verolung -  Catalytic Pressureless Depolymerization (Karbon tidak terjadi, kalau pirolisis, karbon terbentuk) yang ditemukan oleh Dr. Christian Koch. Katalis berupa aluminium silikat/bentonite (5-20%), proses terjadi pada suhu 280-320 oC, pH 9, laju konversi 65-85%, berlangsung hanya beberapa menit). Solar yang diperoleh memenuhi persyaratan EN590. Instalasi tidak memerlukan cerobong, tidak ada obor gas / polusi panas / metan / CO2 / Dioxine/Furan, operasi murah, dan efisiensi tinggi (95%). 

Peralatan kunci dari proses ini adalah alat yang dinamakan “Mixing Turbine” yang berfungsi sebagai reaktor/ gunting/ pencacah yang menghasilkan panas internal, dimana biomassa (+90%)  dicampur dengan batubara (+ 10%) dan kapur (+ 1%, tergantung kadar sulphur), yang disuspensikan dalam minyak panas. Proses pengadukan ini berlangsung sekitar 3 menit, dengan panas internal maksimum 320^oC diperoleh dari hasil friksi bilah turbin yang berputar kencang 1500 rpm dengan fluida dan padatan. Produk samping berupa bitumen, dan air. Teknologi ini berhasil memproduksi gas Hidrogen secara internal (kandungan hidrogen dalam biomassa sekitar 20%), sehingga cetane number bisa dipertahankan tinggi >58 (olefin yang berada dalam plastik/minyak/oli bekas/karet/bitumen diubah jadi alkana).
Reaksi: 1) C6H11O5 = 2,5CO2 + 3,5(CH2)n + 4 H;
            2) C6H12O6 = 3.0CO2 + 3.0(CH2)n + 6 H.

Beberapa negara (Canada, Mexico, Italia, Spanyol, Bulgaria, Mongolia, Jerman/12 unit, Finland, USA/122 unit, Polandia/2 unit, dll) sudah menggunakan teknologi ini.
Ukuran fasilitas (modular): 150, 500 (25x25x10m), 1000, 2000 (50x50x30m), 2500, 5000 (100x100x30m), 10.000, 15.000, dan 20.000 liter/jam, yang beroperasi 8000jam/tahun, tergantung pada jumlah limbah. Saat ini juga direncanakan membuat kilang dengan kapasitas 50.000liter/jam solar/HSD.

BAHAN BAKAR dari LIMBAH PLASTIK

Peralatan pirolisis (dilengkapi alat distilasi) yang dapat mengubah sampah plastik (dari sampah kota) jadi BBM (bensin, minyak tanah, solar, dll) dibuat oleh para praktisi (Muryani, dll) di dalam negeri, sekaligus menjual produk BBM-nya ke pelanggan rutinnya.

Contoh Perusahaan yang mengubah limbah plastik menjadi BB petroleum via proses pirolisis kontinyu dengan efisiensi 90% adalah Ventana Cleatech. Contoh Perusahaan lainnya: Aeston (pabrik pirolisis plastik oleh mesin Beston); Jinbiao; Recycle Energy Co, Ltd., dll.

BAHAN BAKAR dari LIMBAH BAN BEKAS

Contoh perusahaan yang mengolah ban bekas menjadi bahan bakar menggunakan teknologi pirolisis adalah: 50 ton ban/hari Innovative Recycling (PTY) Ltd.; Beston machinery (minyak, karbon, dan kawat baja); Huayin Group (di Meksiko); Divya International; Shangqiu Jinyuan Machinery, SGI, dll..



ditulis oleh : Fathurrachman Fagi; WA 0812-1088-1386; ffagi@yahoo.com