The Innovation of Palm Kernel Shell as Energy Source for Hot Mixed Asphalt Production

  • English
  • Bahasa Indonesia

Palm kernel shells are biomass from the processing of Fresh Fruit Bunches (FFB) to produce crude palm oil (CPO) and palm kernel oil (CPKO). The content of them consists are minimal ash content, moisture content, activated carbon around 20-22 percent, and high volatile matter content,reaching 69-70 percent. With this content, they are not only useless waste, but can be processed and used into useful products that even have high economic value.

Palm Kernel Shells
Palm Kernel Shells (Source: gapki.id)

Compared to other biomass, palm kernel shells have a relatively high value for calorie burning, which is around 17-19 MJ/kg. The utilization of energy potential contains in shells is still limited, which is only carried out by the Palm Oil Mill, which makes them as a source of steam power for broiler in the palm oil production. The use of them as an energy source is also in the form of charcoal briquettes and a substitute for diesel or coal in power plants.

Even though the downstream of palm kernel shells has progressed, but the utilization and absorption are still not yet optimal, so that their abundant are mostly exported, one of which is exports to Japan. On the other hand, there are domestic industries that need alternative energy sources for their production processes.

The research team from Sebelas Maret University supported by BPDPKS utilized palm kernel shells as an energy source to produce hot mix asphalt products. In Pekan Riset Sawit, Dr. Sunu Herwi Pranolo, S.T, M.Sc, presented the results of his research briefly from the stages of design, manufacture, installation, and testing of the palm kernel shell gasification unit until the testing results of products and its laying.

hot mix asphalt
hot mix asphalt (Source: http://www.wasco.co.id/)

The production of Hot Mix Asphalt in an Asphalt Mixing Plant (AMP) industry requires energy for heating aggregate and asphalt before the mixing process. This research utilizes palm kernel shell waste as energy for heating the aggregate which is obtained through the gasification process. To produce one ton of Hot Mixed Asphalt using palm shell gasification technology in AMP requires about 40-45 kilograms of palm kernel shell or equivalent of 10-14 liters of diesel.

Asphalt produced from palm kernel shells gasification technology was also tested using the Marshal Test and Coring Test which showed the results were in accordance with the desired specifications. In addition, asphalt was also chemically tested through FITR analysis which showed no significant difference in the chemical characteristics of hot mix asphalt using either diesel fuel or palm kernel shells gassification as an aggregate heater. This shows that the use of oil palm shell gasification results in the aggregate heating process will produce high-quality Hot Mixed Asphalt.

The use of palm shell gasification as an energy source has superiority in terms of lower energy costs compared to using of diesel. Economic analysis also shows the potential for energy cost savings between palm kernel shells and solar for each production of one ton of Hot Mixed Asphalt of Rp. 50,000-Rp. 130,000.

It means, utilization of palm kernel shells can reduce 75 percent of the cost of fuel consumption so that the total production costs are still lower than the use of fossil fuels, even though there are additional “treatments” such as the installation of a gasification device, the cost of handling palm kernel shells and additional labor for operating the gasifier. In addition to the more economical price of palm kernel shells, the availability of palm shells is also very abundant compared to using diesel, natural gas, and gasification from fossil fuels.

The utilization of biomass from palm kernel shells as energy for heating the aggregate is more eco-friendly, because the biomassa seen as carbon neutral so can reduce around 40 percent of carbon emissions compared to the use of fossil fuels. This utilization of it can also produce a domino effect for oil palm plantations, the ash as result burning of palm kernel shells can be returned to the plantation to fulfill nutrient needs. So that, the sustainabiity will also be achieved at the plantation, because can reduce in the using of fertilizers, which is also a source of emissions.

The success story of this research is also expected to be able to change government regulations regarding the fuel needed in the aggregate heating process in making Hot Mixed Asphalt. The government regulation in question is the Surat Edaran Dirjen Binamarga Kementerian PUPR No. 10/SE/M/2011, where the fulfillment of this energy must be supplied by the heat from burning fuel (diesel), natural gas or gasification coal. It is hoped that this research will become a government recommendation by adding the results of palm kernel shells gasification as one of the energy sources needed in production of Hot Mixed Asphalt. So that, the inovation generated from this this research can be commercialized anda traded immediately.

Policy recommendations that legalize palm kernel shell gasification as heating energy for making Hot Mixed Asphalt will also benefit various parties. From the perspective of the Indonesian government, which is actively developing infrastructure to support economic growth, the implementation of this policy will have the potential to saving more infrastructure budget, or with the same budget size can build the road infrastructure longer.

Manufacturers of Hot Mixed Asphalt can also enjoy economic benefits due to energy cost savings. In addition, the oil palm plantation industry also benefits from reducing the accumulated waste of solid waste from oil palm shells that have not been optimally utilized, at the same time can also use the by-product (palm kernel shells ash burning) as fertilizer.

Cangkang kelapa sawit merupakan biomassa sawit dari proses pengolahan Tandan Buah Segar (TBS) untuk menghasilkan minyak sawit mentah (CPO) dan minyak inti sawit (CPKO). Kandungan cangkang kelapa sawit yang terdiri dari kandungan ash content yang minim, kadar air yang lembab, karbon aktif sekitar 20-22 persen, kadar penguapan (volatile matter) yang tinggi mencapaoi 69-70 persen. Dengan kandungan tersebut membuat cangkang sawit tidak hanya sekedar menjadi limbah yang tak berguna, namun dapat diolah dan dimanfaatkan menjadi produk yang berguna bahkan memiliki nilai ekonomi tinggi.

Palm Kernel Shells
Palm Kernel Shells (Source: gapki.id)

Cangkang sawit memiliki nilai kalori pembakaran yang relatif tinggi yaitu sekitar 17-19 MJ/kg. Pemanfaatan energi panas yang terkandung dalam cangkang sawit masih terbatas hanya dilakukan oleh Pabrik Kelapa Sawit (PKS) yang menjadikan cangkang sawit sebagai sumber tenaga uap untuk bahan bakar broiler atau ketel uap yang diperlukan pada proses produksi minyak sawit. Pemanfaatan cangkang sawit sebagai sumber energi juga dalam bentuk briket arang dan pengganti solar atau batu bara pada pembangkit listrik.

Meskipun hilirisasi cangkang sawit mengalami perkembangan, namun pemanfaatan dan penyerapan masih belum optimal sehingga ketersediaan cangkang sawit yang melimpah dan belum dimanfaatkan sehingga lebih banyak cangkang sawit yang diekspor, salah satunya ekspor ke Jepang. Di sisi lain, terdapat industri domestik yang membutuhkan sumber energi alternatif untuk proses produksinya.

Tim peneliti dari Universitas Sebelas Maret didukung BPDPKS memanfaatkan cangkang sawit sebagai sumber energi untuk menghasilkan produk Hot Mixed Asphalt (HMA). Dalam Pekan Riset Sawit, Dr. Sunu Herwi Pranolo, S.T, M.Sc, mempresentasikan hasil penelitiannya secara ringkas dari mulai tahapan perancangan, pabrikasi, instalansi dan uji coba unit gasifikasi cangkang sawit hingga hasil pengujian produk akhir serta penghamparannya.

hot mix asphalt
hot mix asphalt (Source: http://www.wasco.co.id/)

Produksi campuran aspal panas di suatu industri Asphalt Mixing Plant (AMP) memerlukan energi untuk pemanasan agregat dan aspal sebelum proses pencampuran. Penelitian ini memanfaatkan limbah cangkang sawit sebagai energi untuk pemanasan agregat tersebut yang diperoleh melalui proses gasifikasi. Untuk menghasilkan satu ton Hot Mixed Asphalt dengan menggunakan teknologi gasifikasi cangkang sawit pada AMP memerlukan sekitar 40-45 kilogram cangkang sawit atau setara dengan 10 – 14 liter solar.

Aspal yang dihasilkan dari teknologi gasifikasi cangkang juga diuji menggunakan Uji Marshal dan Uji Coring yang menunjukkan hasilnya yang sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Selain itu, aspal juga diuji kimiawi melalui analisis FITR yang menunjukkan tidak adanya perbedaan signifikan karakteristik kimiawi hotmix asphalt baik yang menggunakan pemanas agregat bersumber bahan bakar solar maupun cangkang sawit. Hal ini menunjukkan penggunaan hasil gasifikasi cangkang sawit dalam proses pemanasan agregat akan menghasilkan Hot Mixed Asphalt yang berkualitas.

Penggunaan gasifikasi cangkang sawit sebagai sumber energi memiliki keunggulan dalam hal biaya energi yang lebih murah dibandingkan penggunaan solar. Analisis ekonomi juga menunjukkan adanya potensi penghematan biaya energi antara penggunaan cangkang sawit dan solar untuk setiap produksi satu ton Hot Mixed Asphalt sebesar Rp. 50.000-Rp.130.000. Artinya  penggunaan cangkang sawit dapat menekan 75 persen biaya konsumsi bahan bakar sehingga total biaya produksi masih lebih rendah dibandingkan dengan penggunaan fossil fuel, meskipun ada tambahan “treatment” seperti instalansi alat gastifikasi, biaya penanganan cangkang sawit dan tambahan tenaga kerja operasi alat gasifikasi. Selain harga cangkang sawit yang lebih ekonomis, ketersediaan cangkang sawit juga sangat melimpah dibanding menggunakan solar, gas alam, maupun gasifikasi dari fosil fuel.

Penggunaan biomasa dari cangkang sawit sebagai sumber energi pemanas agregat juga lebih ramah lingkungan, karena biomassa tersebut dilihat sebagai carbon netral sehingga berpotensi menurunkan sekitar 40 persen emisi karbon dibandingkan penggunaan fosil fuel. Pemanfaatan ini juga dapat menghasilkan efek domino bagi kebun sawit, abu cangkang sawit dari pembakaran tersebut bisa dikembalikan lagi ke kebun untuk memenuhi kebutuhan unsur hara. Sehingga sustainability juga akan tercapai pada level perkebunan karena pengurangan penggunaan pupuk yang juga menjadi sumber emisi.

Keberhasilan penelitian ini juga diharapkan mampu merubah regulasi pemerintah terkait bahan bakar  yang dibutuhkan dalam proses pemanasan agregat dalam pembuatan Hot Mixed Asphalt. Regulasi pemerintah yang dimaksud adalah Surat Edaran Dirjen Binamarga Kementerian PUPR No. 10/SE/M/2011, dimana pemenuhan energi tersebut harus dipasok oleh panas hasil pembakaran BBM (solar), gas alam atau gas hasil gasifikasi batubara. Diharapakan penelitian ini menjadi rekomendasi pemerintah dengan menambahkan hasil gasifikasi cangkang sawit sebagai salah satu energi yang dibutuhkan dalam proses pembuatan Hot Mixed Asphalt yang berkualitas. Sehingga inovasi yang dihasilkan dari penelitian ini dapat segera dikomersialisasikan dan dipasarkan.

Rekomendasi kebijakan yang mengesahkan gasifikasi cangkang sawit sebagai energi pemanas untuk pembuatan Hot Mixed Asphalt juga akan menguntungkan berbagai pihak. Dari sisi pemerintah Indonesia yang sedang giat melakukan pembangunan infrastruktur untuk mendukung pertumbuhan ekonomi, penerapan kebijakan tersebut akan berpotensi pada penghematan anggaran infrastruktur atau dengan besaran anggaran sama akan lebih panjang infrastruktur jalan raya yang dibangun. Produsen Hot Mixed Asphalt juga dapat menikmati keuntungan ekonomi karena penghematan biaya energi. Selain itu, industri perkebunan sawit juga mendapat manfaat atas pengurangan timbunan limbah padat cangkang sawit yang belum dimanfaatkan dengan optimal, sekaligus juga dapat menggunakan produk sampingannya (abu cangkang sawit) sebagai pupuk.

Share this article

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on whatsapp
Share on telegram
Share on xing
Share on email

You may also like these articles

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *