Minggu lalu, BRIN mengumumkan inisiatif penelitian biochar berbasis minyak sawit, yang menyoroti fasilitas karakterisasi canggih mereka, termasuk NMR 700 MHz, yang kabarnya merupakan salah satu laboratorium spektroskopi terlengkap di Asia Tenggara. Hal ini sungguh menggembirakan bagi ilmu material Indonesia.
Namun, saat membaca pengumuman tersebut, saya mendapati diri saya memikirkan kesenjangan yang terus ada di bidang kami: kami semakin mahir dalam mengkarakterisasi biochar, dan cukup mahir dalam memahami kimia pirolisis. Yang jarang kami bahas adalah realitas rekayasa produksi biochar pada skala industri.
Masalah Penerjemahan
Sebuah makalah terbaru di Journal of Cleaner Production menyatakannya secara langsung: demonstrasi konversi termokimia skala laboratorium dimaksudkan untuk menginformasikan produksi industri, “namun hanya sedikit upaya yang ada untuk menerjemahkan temuan laboratorium ke skala percontohan dan seterusnya.” Para penulis menemukan bahwa sistem industri seperti tanur putar dan reaktor auger “dapat menyebabkan keterbatasan perpindahan panas dan massa yang lebih signifikan daripada eksperimen skala laboratorium.”
Ini bukan catatan kaki kecil. Ini adalah perbedaan antara proses yang berhasil dan yang tidak.
Dalam pirolisis laboratorium, Anda mengendalikan segalanya. Ukuran sampel yang kecil berarti distribusi panas yang seragam. Anda dapat mengatur perubahan suhu dan waktu tinggal secara presisi. Bahan baku biasanya dikeringkan, dihomogenisasi, rendah abu, dan berperilaku sesuai prediksi.
Jika skalanya ditingkatkan hingga pemrosesan ratusan kilogram per jam, fisika akan berubah secara fundamental. Densitas curah bergeser selama karbonisasi, memengaruhi torsi auger dan aliran material. Silika dalam residu pertanian menyebabkan slagging dan fouling yang tidak pernah muncul dalam uji krusibel. Dinamika tekanan menjadi sulit diprediksi.
Apa yang tidak tercakup dalam literatur
Literatur yang telah ditinjau sejawat kaya akan studi tentang bagaimana suhu pirolisis memengaruhi sifat biochar, bagaimana bahan baku yang berbeda menghasilkan struktur karbon yang berbeda, dan bagaimana laju pemanasan memengaruhi kimia permukaan. Sebuah tinjauan terbaru dalam Frontiers of Agricultural Science and Engineering mencatat bahwa meskipun “banyak tinjauan telah membahas teknik produksi biochar yang sudah mapan maupun yang baru, mereka seringkali mengabaikan analisis terperinci tentang kekuatan dan keterbatasannya untuk produksi skala besar.” Demikian pula, sebuah studi perbandingan jenis reaktor menemukan bahwa “literatur yang membandingkan pengaruh jenis reaktor terhadap sifat biochar sangat langka.”
Di mana pengetahuan itu berada
Pengetahuan tentang bagaimana bahan baku tertentu berperilaku dalam konfigurasi reaktor tertentu, tentang pengelolaan dinamika tekanan terkait kelembapan, tentang interaksi halus antara waktu tinggal dan aliran syngas: pengetahuan ini ada. Pengetahuan ini berada dalam modifikasi desain iteratif produsen peralatan setelah kegagalan di lapangan. Dalam penyesuaian yang dipelajari operator. Dalam percakapan pemecahan masalah yang terjadi setelah terjadi kesalahan.
Seorang pengembang peralatan telah mencatat bahwa “sebagian besar produsen tanur pirolisis auger harus memodifikasi rakitan auger mereka beberapa kali untuk mengatasi berbagai kegagalan” dan bahwa “setelah suatu desain tertentu berhasil, desain tersebut tidak dapat ditingkatkan ke kapasitas yang lebih besar.” Itu adalah pengetahuan yang diperoleh dengan susah payah. Namun, pengetahuan itu tidak beredar seperti halnya ilmu pengetahuan yang dipublikasikan.
Sebagian besar wawasan operasional ini masih bersifat hak milik, hal ini dapat dimaklumi mengingat betapa mahalnya biaya perolehannya. Namun, efek kumulatifnya adalah sebuah industri di mana setiap pendatang baru harus menemukan kembali pelajaran berharga yang sama, di mana kesalahan yang sama terulang, dan di mana kesenjangan antara janji laboratorium dan realitas industri tetap lebih lebar daripada yang seharusnya.
Mengapa hal ini penting sekarang
Industri biochar berada di titik kritis. Pasar penghilangan karbon menciptakan permintaan untuk produksi skala industri. Komitmen iklim mendorong investasi. Namun, seperti yang diamati oleh seorang analis industri baru-baru ini, “penghambat terbesar untuk skala jarang bersifat teknis atau ilmiah. Penghambat tersebut terkubur dalam logistik, operasi, dan eksekusi.”
Ketika reaktor standar bertemu dengan bahan baku yang tidak dirancang untuknya, masalahnya bukanlah abstrak. Masalahnya adalah lonjakan tekanan, penyumbatan, slagging, kualitas produk yang tidak konsisten, dan dalam kasus yang serius, kegagalan peralatan. Ini bukan kegagalan kimia. Melainkan kegagalan penerjemahan rekayasa.
Apa yang mungkin membantu
Saya benar-benar tidak yakin tentang langkah selanjutnya. Namun, ada beberapa kemungkinan:
Lebih banyak penelitian skala percontohan dengan variabilitas bahan baku yang realistis. Studi laboratorium biasanya menggunakan sampel kering dan homogen. Operasi industri jarang memiliki kemewahan itu. Lembaga penelitian dengan kemampuan karakterisasi—seperti fasilitas baru BRIN—dapat menambah nilai yang signifikan dengan menghubungkan pekerjaan analitis mereka dengan putaran umpan balik dari realitas produksi.
Forum industri untuk membahas kegagalan tanpa pengungkapan penuh. Mungkin ada ruang bagi para praktisi untuk berbagi kategori masalah dan pendekatan umum tanpa mengungkapkan detail kepemilikan. Sesuatu antara kerahasiaan dagang dan publikasi penuh.
Percakapan jujur tentang pencocokan bahan baku-reaktor. Tidak semua desain reaktor cocok untuk semua bahan baku. Industri akan diuntungkan dari diskusi yang lebih terbuka tentang kendala-kendala ini, meskipun solusi spesifiknya tetap merupakan hak milik.
Pengakuan bahwa rekayasa peningkatan skala adalah bidang penelitian yang sah. Insentif akademis menghargai temuan-temuan baru tentang sifat dan aplikasi biochar, bukan pemecahan masalah operasional. Mengubah hal ini akan mengharuskan para penyandang dana dan lembaga untuk menilai penelitian translasi secara berbeda.
Kesenjangan antara gelas kimia dan lantai pabrik adalah tempat banyak proyek biochar yang menjanjikan terhambat. Menyebutnya secara terbuka mungkin menjadi titik awal, bahkan tanpa jawaban yang jelas tentang cara menutupnya.
Referensi:
CarbonZero. (n.d.). Horizontal bed kiln. Seneca Farms Biochar. https://sfbiochar.com/?p=en.horizontal_bed_kiln
Iswardi, A. H., Hubble, A. H., Lehmann, J., & Goldfarb, J. L. (2025). Can batch lab-scale studies of slow pyrolysis describe biochar yields and properties upon upscaling to a continuous auger kiln? Journal of Cleaner Production, 496, 145150. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2025.145150
Kendall, M. (2025, August 6). The myth of easy biochar scale-up. Critically Speaking. https://thecarbonlowdown.substack.com/p/the-myth-of-easy-biochar-scale-up
Loc, N. X., & Phuong, D. T. M. (2025). Optimizing biochar production: A review of recent progress in lignocellulosic biomass pyrolysis. Frontiers of Agricultural Science and Engineering, 12(1), 148–172. https://doi.org/10.15302/J-FASE-2024597
Moser, K., Wopienka, E., Pfeifer, C., Schwarz, M., & Sedlmayer, I. (2023). Screw reactors and rotary kilns in biochar production—A comparative review. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 174, 106112. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2023.106112
