Perpustakaan Digital ITB

Industri besi dan baja merupakan salah satu sektor industri dengan konsumsi energi dan emisi karbon dioksida (CO2) yang tinggi, terutama pada proses Blast Furnace (BF) yang masih bergantung pada bahan bakar berbasis fosil. Salah satu pendekatan untuk mengurangi penggunaan bahan bakar fosil adalah substitusi Pulverized Coal Injection (PCI) menggunakan syngas hasil gasifikasi biomassa. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi performa integrasi gasifikasi biomassa dengan Blast Furnace sebagai substitusi PCI, menganalisis pengaruh temperatur operasi gasifikasi dan kadar air biomassa terhadap kinerja termodinamika sistem, serta mengevaluasi kelayakan tekno-ekonomi integrasi tersebut. Pemodelan dan simulasi dilakukan menggunakan perangkat lunak Aspen Plus. Model gasifikasi dan Blast Furnace dikembangkan secara terpisah dan divalidasi sebelum diintegrasikan. Analisis dilakukan pada sembilan skenario dengan variasi temperatur gasifikasi 800, 850, dan 900°C serta kadar air biomassa 10%, 20%, dan 30%, dengan substitusi 100% PCI berdasarkan kesetaraan energi terhadap base case. Hasil simulasi menunjukkan bahwa peningkatan kadar air meningkatkan kebutuhan biomassa dan konsumsi energi, serta menurunkan kualitas syngas. Pada temperatur gasifikasi 800 °C, peningkatan kadar air dari 10% menjadi 30% menurunkan Higher Heating Value (HHV) syngas dari 10,01 menjadi 9,11 MJ/kg dan Cold Gas Efficiency (CGE) dari 62,15% menjadi 57,78%. Meskipun demikian, integrasi syngas mampu mempertahankan produksi hot metal yang relatif mendekati kondisi base case. Seluruh skenario menghasilkan pengurangan emisi CO2 fosil sebesar 35,97–36,57% dibandingkan dengan Blast Furnace konvensional di base case. Dari aspek ekonomi, annualized CAPEX berada pada rentang 32,66–36,00 juta USD/tahun dan OPEX sebesar 67,52–80,04 juta USD/tahun. Biaya inkremental berada pada rentang 53,93–63,14 USD/ton hot metal, sedangkan Levelized Cost of Avoided CO2 (LCOA) sebesar 111,55–130,14 USD/tCO2. Skenario 3, yaitu temperatur gasifikasi 800°C dan kadar air 30%, memberikan kinerja tekno-ekonomi terbaik dengan biaya inkremental sebesar 53,93 USD/ton hot metal dan LCOA sebesar 111,55 USD/tCO2. Dengan demikian, integrasi gasifikasi biomassa berpotensi mengurangi emisi CO2 fosil pada proses Blast Furnace, tetapi penerapannya memerlukan pertimbangan terhadap peningkatan kebutuhan energi dan biaya operasi, sehingga terdapat trade-off antara kinerja lingkungan dan ekonomi.