Pabrik semen dunia mengejar 40–60% panas dari bahan bakar alternatif; Indonesia mulai mengejar dengan TSR 7–8%. Kuncinya: upgrade burner–preheater, bypass alkali-klor, dan kontrol NOx yang ketat tanpa mengorbankan mutu clinker.
Di Eropa, kiln semen modern rutin membakar 40–60% panas dari bahan bakar alternatif (AF, alternative fuels)—mulai biomassa (serpih kayu, palm kernel shells, sekam padi), RDF (refuse-derived fuel) dari sampah kota, TDF (tire-derived fuel) dari ban, plastik, sampai limbah industri—untuk menggantikan batubara/petcoke. Angka tersebut didokumentasikan luas oleh Global Cement, yang juga mencatat proyek terkini menembus 30–45% dan membidik 60% substitusi termal via campuran biomassa, RDF dan cacahan ban (Global Cement).
Indonesia masih di fase akselerasi. PT Semen Indonesia melaporkan pemakaian ~0,56 juta ton AF pada 2023 (naik 27% YoY) dan ~0,50 juta ton pada 2024—detailnya termuat di Kompas dan Antara—dengan TSR (thermal substitution rate, porsi panas kiln dari AF) 7,27% pada 2023 naik ke 7,56% pada 2024 (Antara; Republika ESG Now). Sebagai pembanding, studi 2015–16 mengestimasi TSR Indonesia baru ~3,4%—MDPI—sementara Eropa sudah sekitar 61% pada 2010 (Global Cement).
Pemerintah juga memberi dorongan. Kementerian Lingkungan menargetkan industri semen mengolah limbahnya sendiri menjadi RDF, menyerap sampah kota ke rantai energi pabrik (Kompas Lestari). Roadmap keberlanjutan Semen Indonesia (SIG) membidik substitusi fosil lebih tinggi (Kompas), sementara secara global, target net-zero 2050 GCCA mengandalkan substitusi bahan bakar—dengan contoh Australia sudah di 30–45% TSR dan menargetkan 60% (Global Cement).
Strategi Lumpur Tambang Batubara: Menurunkan Resiko Tambang
Pangsa dan dinamika bahan bakar alternatif
AF mencakup biomassa, RDF, TDF, plastik, dan produk samping industri; semuanya dirancang menggantikan batubara/petcoke sebagai sumber panas kiln. Secara operasional, proyek modern melaporkan 30–45% substitusi termal dan target 60% melalui bauran berbagai AF (Global Cement). Di Indonesia, SIG memakai ~0,56 Mt (2023, +27% YoY) dan ~0,50 Mt (2024) AF dengan TSR 7,27%→7,56% (Kompas; Antara; Republika ESG Now), naik pesat dibanding estimasi TSR ~3,4% pada 2015–16 (MDPI).
Modifikasi burner dan sistem preheater
AF berbeda densitas, kadar air, ukuran partikel, dan nilai kalor (CV). Karena itu, sistem feeding dan pembakaran perlu diadaptasi. Pedoman industri menekankan AF padat sebaiknya diinjeksikan pneumatik sedekat mungkin ke ujung burner, dengan pipa lurus dan pendek untuk mencegah blockage (MDPI). Pabrikan burner merekomendasikan center-injection (atau sub‑tube konsentris) dan menjaga kecepatan alir pipa slurry sekitar 25–40 m/s dengan beban (rasio massa) di bawah 4 kg bahan bakar/kg udara (MDPI), serta pengangkutan mekanis hingga platform burner (MDPI).
Burner khusus AF generasi baru—seperti FCT Turbu‑jet dan ThyssenKrupp POLFLAME—memakai multi primary‑air nozzle dan kanal udara yang dapat diatur untuk mengakomodasi 70–85% substitusi AF (MDPI; MDPI). Dalam satu studi kasus, upgrade ke FCT Turbu‑jet memungkinkan ~70% substitusi AF di pabrik komersial (MDPI). Tuning rasio primary/secondary air dan swirl intensity menjadi krusial: kelebihan udara/turbulensi dapat “mendinginkan” flame, kekurangan udara memicu CO dan instabilitas; operator sering memangkas primary‑air dan menambah swirl ports saat menaikkan AF (MDPI).
AF volatil tinggi (RDF, biomassa) lazim diinjeksikan ke calciner/precalciner (ruang tinggal lebih lama). Beberapa AF seperti cacahan ban dapat dibakar di main burner atau kiln inlet setelah shredding. Banyak kiln menambah/upgrade calciner: misalnya, pabrik Cimpor Alhandra memasang ruang bakar PyroRotors dan calciner Pyroclon untuk memproses limbah, menembus hingga 80% TSR (Global Cement; Global Cement).
Peningkatan tahapan cyclone preheater juga umum. Upgrade dari 4 ke 5 stage dapat mengerek efisiensi termal dari ≈60% ke ≈90–95% (MDPI; MDPI), membantu memenuhi input panas tambahan saat AF lembap. Penambahan stage ke‑5, ID fan (induced draft fan) yang lebih bertenaga, dan cooler yang lebih besar lazim untuk mengimbangi kenaikan aliran/temperatur gas buang.
Karena banyak limbah mengandung klorin/alkali (dari PVC, biomassa), siklus uap‑padat di 1.400–1.500°C dapat memperkaya Cl/alkali dan memicu coating serta emisi. Solusinya: kiln bypass duct atau calciner bypass untuk “membuang” sebagian gas yang kaya alkali‑klorida, menjaga kimia clinker dan memenuhi limit HCl (Patent; Global Cement).
Dewatering Tambang Batubara: Memilih Pompa Efisien & Andal
Dampak terhadap mutu clinker
Dengan pengelolaan yang tepat, penelitian menunjukkan pemakaian AF tidak menurunkan mutu semen. Kandungan logam berat dalam AF umumnya menguap atau berakhir di kiln dust, bukan terikat pada fase clinker—analisis statistik menemukan tidak ada perbedaan signifikan (Pb, Zn, Cd, dll.) antara clinker dengan/ tanpa AF (ResearchGate).
Parameter yang wajib dipantau: free‑lime, LSF (lime saturation factor), silica modulus, dan struktur kristal (MDPI). Sulfur/alkali yang tinggi dapat memicu void atau anomali fase cair; untuk menghindari “sulfur flashing”, kiln dijaga sedikit oksidatif dan porsi limbah bersulfur dibatasi kecuali diimbangi alkali memadai (MDPI). Secara praktis, substitusi untuk bahan bakar berlogam berat sering dijaga di bawah ~30% kecuali telah dibuktikan aman—sementara bypass alkali‑klor menahan unsur tersebut agar kadar alkali clinker tetap sesuai standar (MDPI). Studi menunjukkan dengan kondisi bakar dan bypass yang tertata, clinker dari AF tinggi tetap memenuhi spesifikasi free‑lime dan kuat tekan (MDPI; ResearchGate).
Emisi udara dan kendali proses
CO₂/GHG: Menggantikan batubara/petcoke dengan karbon biogenik dari biomassa, RDF, atau ban bekas menurunkan emisi bersih. Pemodelan 50% substitusi batubara (20% biomassa + 80% limbah padat) menekan CO₂ sekitar 160.000 ton dalam skenario multi‑pabrik (MDPI). Di Indonesia, pemakaian 0,5 Mt AF (2024) oleh Semen Indonesia kira‑kira menggantikan ~0,4 Mt batubara (asumsi nilai kalor serupa), ekuivalen sekitar 0,4–0,5 Mt CO₂ yang dihindari (basis ~900 kgCO₂/ton batubara). Secara global, tiap 1% TSR berkorelasi ~0,8–1,0% penurunan CO₂ kiln (batubara ≈94 kgCO₂/GJ; biomassa ~0–30 kg/GJ untuk kayu kering) (ScienceDirect). Kenaikan TSR dari ~7% ke 30% berpotensi memangkas emisi terkait bahan bakar kiln hampir separuh.
NOₓ dan polutan lain: Banyak AF (ban, sludge, petcoke) mengandung nitrogen organik; “fuel NOₓ” cenderung naik. Pola temperatur flame berubah—partikel berat/besar bisa memicu instabilitas dan spike/dip suhu, sesaat meningkatkan NOₓ atau menciptakan hot spot (MDPI). Praktiknya, pabrik mengatur ulang staged combustion: injeksi gas pereduksi tambahan atau penyesuaian tertiary air untuk kelengkapan bakar dan minimum NOₓ; kontrol cerobong SCR/SNCR seperti saat memakai batubara tetap berlaku (MDPI). Untuk akurasi injeksi reagen SNCR (mis. urea/amonia), pabrikan umumnya mengandalkan pompa dosis berpresisi; dalam konteks ini, paket seperti dosing pump membantu menjaga rasio bahan kimia terhadap gas buang tetap stabil.
Partikulat dan emisi berbahaya: Benchmark co‑processing menunjukkan PM, logam berat (Cd, Pb, Hg), dan dioksin umumnya dalam batas regulasi berkat temperatur tinggi dan waktu tinggal panjang kiln; logam berat yang menguap cenderung terkondensasi kembali dan tertangkap sistem penangkap debu (bag filter). Pembentukan dioksin dari limbah berklorin pada dasarnya dihancurkan di rotary kiln >1.800°C; di Eropa kiln semen bahkan dipakai sebagai “Best Available Technology” untuk limbah berbahaya. Namun, klorin, fluor, atau sulfur yang masuk akan keluar via gas cerobong bila tak dibypass (Global Cement), sehingga standar biasanya membatasi HCl, HF, dan SO₂. Di Indonesia, standar emisi (Permen LH, mis.: PM ≈80–150 mg/Nm³, NOₓ ≈400–800 mg/Nm³, SO₂ ≈800 mg/Nm³) harus dipenuhi. Peningkatan CO/VOC menandakan pembakaran AF tidak lengkap dan memicu penyesuaian (MDPI; MDPI).
Panduan Lengkap Uji Geokimia untuk Cegah Acid Mine Drainage
Retrofit tipikal dan hasil akhir
Co‑processing AF dapat memangkas biaya bahan bakar dan CO₂, tetapi hanya jika pembakaran stabil. Desain burner modern dan sistem calciner memungkinkan substitusi sangat tinggi (70–85%) (MDPI; MDPI). Paket retrofit kunci: jalur pneumatic feed khusus, high‑momentum burner, tambahan stage cyclone, cooler lebih besar, ID fan lebih kuat, serta kiln/calciner bypass untuk unsur alkali/klor. Dengan rekayasa yang tepat, mutu clinker terjaga (MDPI; ResearchGate) dan emisi tetap patuh regulasi. Contohnya, retrofit besar (PyroRotor + 5‑stage preheater) memungkinkan TSR 80% tanpa kehilangan mutu clinker maupun kepatuhan (Global Cement).
