Jenis-jenis Gasifier Biomassa

Gasifier unggun tetap (Fixed bed gasifier) menggunakan sejumlah bahan padat dimana udara dan gas dapat lewat baik ke atas maupun ke bawah. Jenis ini merupakan tipe yang paling sederhana dan hanya digunakan untuk aplikasi dalam skala kecil. Yang termasuk dari jenis ini adalah up, down dan cross draft gasifier. Down-draft gasifier (Gambar 1) dikembangkan untuk merubah bahan bakar volatile (kayu, biomassa) menjadi gas dengan kandungan tar rendah. Up-draft gasifier (Gambar 1) umum digunakan untuk gasifikasi batubara dan bahan bakar non-volatil seperti arang batu-bara. Namun demikian, karena tingginya kandungan tar-nya (5-20%) membuatnya tidak praktis untuk bahan bakar motor. Kros-draft gasifier (Crossdraft gasifier) merupakan gasifier yang paling sederhana dan paling ringan (Gambar 1). Sedangkan gasifier unggun terfluidakan (fluidized bed gasifier) lebih umum digunakan untuk skala besar dan gasifier yang menggunakan partikel yang relatif kecil. Dalam hal ini udara dialirkan dengan kecepatan tinggi sehingga bisa mengangkat partikel padatan. Gasifier suspensi partikel (suspended particle gasifier) menggerakkan suspensi menuju tungku panas, menyebabkan terjadinya pirolisa, pembakaran dan reduksi. Tipe ini hanya digunakan untuk gasifiksi skala besar. Untuk selanjutnya hanya akan dijelaskan lebih rinci mengenai gasifier unggun tetap (kros, up dan down-draft) [6].

Gambar 1 Jenis-jenis gasifier unggun tetap


a. Cross-draft gasifier

Pada tipe cross-draft (Gambar 2) ini, udara masuk melalui beberapa aliran sirkulasi, dan mengalir sepanjang unggun dari bahan baku dan kokas (char). Hal ini menghasilkan temperatur yang sangat tinggi pada volume yang sangat kecil sehingga menghasilkan gas tar yang rendah, sehingga memudahkan pengaturan yang cepat bagian pembakaran gas hasil gasifikasi. Bahan bakar beserta abu berguna sebagai isolator sepanjang dinding konstruksi gasifier, sehingga mild-steel dapat digunakan sebagai material konstruksi kecuali tempat saluran masuknya udara dan grate-nya yang memerlukan bahan lain, refraktori atau pendingin. Saluran berpendingin udara atau air cukup umum digunakan. Pencapaian temperatur yang tinggi memerlukan bahan bakar dengan kadar abu rendah untuk mencegah penyumbatan.

Gasifier tipe crossdraft hanya digunakan untuk kandungan bahan bakar dengan kandungan tar rendah. Beberapa yang berhasil menemukan adanya biomassa yang tidak terpirolisa, dan memerlukan pengaturan jarak antara saluran masuk udara dan grate. Bahan baku yang tidak tersortir dengan baik cenderung menyebabkan bridging, dan chanelling sehingga menyumbat inti ruang pembakaran yang memicu produksi tar yang tinggi. Ukuran bahan baku juga sangat penting untuk pengoperasian yang baik [7].

Gambar 2. 8 Cross-draft gasifier


b. Down-draft gasifier

Bagian atas dari silinder gasifier (Gambar 3) diisi bahan bakar yang selama operasi, diposisikan tertutup. Di bagian bawah, terdapat saringan dan saluran udara untuk mengalirkan udara ke biomassa yang siap di gasifikasi. Biasanya saluran udara dihubungkan dengan distributor udara biasanya fan atau blower. Distributor ini juga terhubung dengan udara luar untuk menyediakan udara yang cukup untuk pembakaran. Biasanya juga terdapat lubang untuk pembakaran awal dalam memulai proses gasifikasi. Selama operasi, udara yang masuk membakar dan mempirolisa sebagian bahan bakar, sebagian besar tar dan minyak, dan sebagian arang yang mengisi gasifier. Sebagian besar padatan dikonversi menjadi biomassa di zona pembakaran ini karena biomassa mengandung sekitar 80% senyawa volatil. Dibawah zona oksidasi merupakan zona reduksi, yang merupakan bagian inti gasifier (Gambar 3). Gas CO2 dan H2O yang dihasilkan di zona pirolisis dan pembakaran mengalir melalui arang ini dimana terjadi reduksi parsial membentuk gas CO dan H2. Proses ini menyebabkan pendinginan gas karena sebagian panas dirubah menjadi energi kimia. Proses ini menghilangkan sebagian besar arang/kokas dan meningkatkan kualitas dari syn-gas. Umumnya gasifier dilengkapi grate yang bisa di getar-getarkan untuk membersihkan gasifier dari penyumbatan oleh abu [7].

Gambar 3 Down-draft gaisifier


c. Up-draft gasifier
Tipe ini (Gambar 4) telah umum digunakan untuk bahan bakar batubara sejak 150 tahun yang lalu. Selama pengoperasian, biomassa diumpankan di bagian atas sementara udara masuk melalui grate yang umumnya di selubungi oleh abu. Grate berada dibagian bawah gasifier, dimana udara bereaksi dengan biomassa menghasilkan CO2 yang sangat panas dan H2O. Sebaliknya, CO2 dan H2O bereaksi kembali dengan kokas menghasilkan CO dan H2. Temperatur dibagian grate harus dibatasi dengan menambahkan kukus atau resirkulasi gas keluaran untuk mencegah rusaknya grate dan penyumbatan akibat tingginya temperatur ketika karbon bereaksi dengan udara. Gas panas yang naik mempirolisa biomasa diatasnya kemudian mendingin sepanjang proses. Biasanya 5-20 persen tar dan minyak terbentuk pada suhu yang terlalu rendah dan terbawa pada aliran gas produk. Panas yang tersisa juga mengeringkan biomassa yang masuk sehingga hampir tidak ada energi yang hilang dari gas. Up-draft gasifier terbtas digunakan hingga kapasitas 10 giga joule/jam.m2 dibatasi oleh stabilitas unggun atau fluidisasi, pengerakan atau pemanasan berlebih yang menurunkan efesiensi [7].

Gambar 4 Up-draft gasifier