Infromasi Lebih Lanjut
2.15 Limbah Padat Kota
Komponen utama biomassa di dalam limbah padat kota adalah limbah makanan dan kertas, sehingga proses biologis (2.15.1 dan 2) atau termal (2.15.3 dan 5) digunakan untuk mendapatkankan kembali energi dari fraksi biomassa.
2.15.1 Perolehan kembali metana di timbunan tanah
Di timbunan tanah yang mengandung limbah organik, Biodegradasi anaerob biomassa akan menghasilkan gas metana disebabkan oksigen terdifusi dari atmosfer akan digunakan dekat pada permukaan timbunan tanah. Gas timbunan tanah dapat menyebabkan kerusakan pada pertumbuhan tanaman dan bahkan dapat menyebabkan ledakan pada bangunan terdekat. Oleh karena itu, metode kontrol gas termasuk pembakaran telah diimplementasikan sejak 1960-an. Dalam timbunan tanah skala besar, sumur vertikal telah dipasang untuk memompa gas keluar, yang kemudian digunakan di situs untuk pembangkit listrik atau dijual sebagai bahan bakar. Rata-rata nilai perolehan kembali gas adalah dari 120 sampai 150 m3/ton MSW kering, sebanding dengan nilai kalor sebesar 2500 MJ/ton (konsentrasi metana di timbunan tanah berkisar 55%). Sejak tahun 1990-an, banyak peneliti dari Amerika Serikat telah mempelajari “timbunan tanah bioreaktor”, dimana kadar air dikontrol dengan cara memaksimalkan biodegradasi. Bioreaktor ini juga dapat meningkatkan laju pembangkit gas dan akibatnya meningkatkan laju pemulihan kembali energi.
Di sisi lain, di Jepang gas timbunan tanah tidak dikumpulkan kembali berdasarkan 2 alasan, yaitu timbunan tanah mengandung kadar organik yang rendah disebabkan praktek
pembakaran yang umum dan kebanyakan timbunan tanah diaerasi melalui pengunaan struktur timbunan tanah yang semi aerob dimana konveksi alami dilakukan untuk membentuk zona aerob disekeliling pipa pengumpulan lesapan di bawah timbunan tanah. Timbunan tanah Chuo-Botahei di Teluk Tokyo menjalankan aktivitas pengumpulan kembali metana, akan tetapi pembangkit listrik tahunan (rata-rata 20 tahun) adalah 3000 MWh, hanya cukup untuk 850 rumah.
2.15.2 Biogasifikasi (fermentasi metana)
Biogasifikasi, sebuah teknologi untuk mengumpulkan kembali gas metana dari bahan organik di dalam reaktor anaerob, juga disebut sebagai “pencernaan anaerob”. Proses ini telah dikembangkan pada 1980-an untuk memperlakukan air limbah organik. Pada 1997, 90 fasilitas telah beroperasi di seluruh dunia (total mencapai 3.5 juta ton/tahun). Jepang memiliki 12 fasilitas untuk memperlakukan limbah manusia dan makanan dan 3 darinya hanya memperlakukan limbah makanan. Gambar. 2.15.1 menunjukkan proses-proses utama biogasifikasi. Konsentrasi padatan yang rendah (6-10%) diperlakukan menggunakan sistem basah, sedangkan konsentrasi padatan yang tinggi (25 sampai 40%) diperlakukan menggunakan sistem kering. Sistem perlakuan juga diklasifikasikan berdasarkan mikroorganisme dominan: methofilic (digunakan pada 30 sampai 40°C) atau termofilik (digunakan pada 50 hingga 60°C).
2.15.3 Pembakaran dengan perolehan kembali energi
MSW menghasilkan nilai kalor sekitar sepertiga dari kalor batu bara, dan dapat terbakar pada suhu 1000°C. Bila gas pembakaran didinginkan pada suhu antara 200 dan 300°C dengan menggunakan peralatan kontrol gas, energi dapat diperoleh kembali dengan menggunakan sistem kukus. Untuk pembakaran skala kecil biasanymenggunakan kembali kalor limbah untuk pemanasan dan pasokan air panas, sedangkan fasilitas skala besar dapat menggunakan uap bersuhu tinggi untuk pembangkit listrik. Pada 2005, lebih dari 60% pembakaran MSW menggunakan kembali air panas dan 20% menghasilkan listrik.
Akan tetapi, secara rata-rata, insinerator MSW hanya menghasilkan efisiensi pembangkit listrik hanya 10%, yaitu jauh lebih rendah dibandingkan pembangkit listrik dari batu bara. Ia tidak mampu menghasilkan efisiensi yang tinggi disebabkan suhu uap harus dipertahankan rendah untuk menghindari korosi pada suhu 320°C atau lebih tingi; insentif dari segi ekonomi juga rendah karena harga listrik yang dihasilkan juga rendah dan biaya tinggi yang diperlukan untuk menghasilkan pembangkit listrik.
Insinerator dengan kapasitas 600 ton/hari dapat menyediakan layanan pemanasan pusat untuk 1000 hingga 1500 rumah. Akan tetapi, hal ini biasanya tidak mungkin karena insinerator MSW terletak jauh dari daerah perumahan. Untuk meningkatkan efisiensi energi, sistem manajemen limbah harus dikombinasikan dengan perencanaan kota.
2.15.4 Produksi bahan bakar dari sampah dan pembangkit listrik
Bahan bakar dari sampah (refuse-derived fuel, RDF) merupakan bahan bakar yang diperoleh kembali dari limbah. Ia meliputi jenis bahan bakar yang luas termasuk gas dan minyak, meskipun biasanya disebut sebagai limbah yang dicacah dimana bahan tak terbakarkan telah dikeluarkan. Di Jepang, RDF diproduksi pertama kali dari limbah komersial seperti kertas atau plastik, dan pada akhir 1980-an, produksi RDF mulai menggunakan limbah rumah. Dihasilkan setelah serangkaian proses termasuk pemisahan bahan tak terbakarkan, pengeringan, pencacahan, dan pemeletan, RDF dapat disimpan dan diangkut dengan mudah, oleh karena itu telah dipilih sebagai metode alternatif pembakaran di kota-kota kecil dan sederhana. Setelah masalah terkait dioksin yang membatasi penggunaan RDF sebagai bahan bakar dandang berskala kecil, pembangkit listrik RDF lokal (dimana RDF diproduksi di kota sekeliling digunakan untuk
pembangkit listrik pusat) menjadi salah satu pilihan paling menjanjikan ketika pembakaran berskala kecil desentralisasi tidak mungkin untuk diaplikasikan.
Jika dibandingkan dengan limbah yang tidak diproses, RDF menyediakan nilai kalor yang lebih tinggi dan komposisi yang lebih seragam dan hasilnya bisa meningkatkan efisiensi pembangkit listrik. Sebanyak lima pembangkit listrik RDF telah beroperasi sejak 2001 di Jepang. Ia telah diperkirakan mampu untuk menghasilkan daya pemrosesan sebesar 160 hingga 310 ton/hari, efisiensi pembangkit listrik 20 hingga 30%, dan output sebanyak 3000 sehingga 20,000 kW.
Akan tetapi, salah satu dari tangki penyimpanan RDF telah meledak di salah satu pembangkit pada tahun 2003, dan survei mendalam yang telah dilakukan menemukan kecelakaan yang serupa pernah terjadi sebelum itu, oleh karena itu, sebagian RDF kini dikirim ke situs pembuangan. Sejak 2003, sebanyak 43 fasilitas produksi RDF telah beroperasi atau sedang dalam pembangunan, akan tetapi teknologi ini telah diragukan di Jepang disebabkan catatan keamanannya yang tidak baik. Amerika Serikat saat kini memiliki 15 insinerator RDF besar yang sedang beroperasi, akan tetapi di negara tersebut, RDF hanya mengandung limbah yang dapat dibakar yang telah disayat disebut sebagai “RDF lembut” (atau RDF kasar).
2.15.5 Pirolisis
Pada akhir tahun 1990-an, masalah terkait dengan dioksin telah mendorong pengusaha insinerator untuk memajukan sistem pirolisis (atau gasifikasi) disamping sistem pelelehan. Limbah padat dipanaskan pada suhu sekitar 500°C di dalam atmosfer dengan kadar oksigen yang jarang atau rendah, dan sisa gas atau paatan yang dihasilkan dari proses itu akan dibakar pada suhu diantara 1200 dan 1500°C untuk mencairkan abu. Proses ini diperkirakan akan menghasilkan keuntungan seperti emisi dioksin yang rendah, efisiensi pembangkit listrik yang tinggi dan terak cair yang dapat didaur ulang, dan sejauh ini 77 fasilitas telah beroperasi pada 2005. Akan tetapi, penelitian terakhir menemukan bukti bahwa fasilitas ini membutuhkan penggunaan bahan bakar tambahan dan listrik yang tinggi dan hanya menghasilkan laju daur ulang terak yang rendah. Untuk meminimalkan kelemahan ini, bagian pertama sistem pelelehan pirolisis digunakan sebagai karbonisasi. Arang yang merupakan produknya dapat digunakan sebagai alternatif batu bara, pengondisi tanah, dan batu bara serbuk untuk tanur. Di sisi lain, di
Uni Eropa, pirolisis digunakan sebagai teknologi alternatif untuk menghasilkan energi dari limbah, tetapi sasarannnya adalah gas pirolisis.
Infromasi Lebih Lanjut
R. Stegmann, “Landfill gas utilization: An overview” in Landfilling of waste: Biogas (ed. T.H. Christensen, R. Cossu, R. Stegmann), E&FN SPON (1996)
Tadashi Abe, “Beikoku ni-okeru Gomi-hatsuden no Hatten”, Waste Management Research7(4), 305-315(1996) (dalam bahasa Jepang)
Hideaki Fujiyoshi, “Toshi-gomi no Tanka-nenryo-ka Shisetsu”, ENERGI, 57-59 (2001-4) (dalam bahasa Jepang)
Shigeo Shikura, Hideki Harada, “Toshi-haikibutsu no Kenkisei-shoka”, Waste Management Research 10(3), 241-250(1999) (dalam bahasa Jepang)
Website of Tokyo-to, http://www2.kankyo.metro.tokyo.jp/tyubou/(dalam bahasa Jepang) Toru Furuichi, Norio Nishi (ed), “Biocycle”, Kenkyo-Shinbunsa (2006) (dalam bahasa Jepang) Tsukasa Kagiya, “RDF Hokanji no Hatsunetsu to Kongo-no Taio”, Kankyo-Shisetsu 94, 48-55
(2003) (dalam bahasa Jepang)
“RDF Hatsuden-shisetsu o Kaku to-suru Gomi-shori Koiki-ka ni Kadai”, Kankyo-Shisetsu 94, 42-47 (2003) (dalam bahasa Jepang)
Hideaki Fujiyoshi, “Gasu-ka Yoyu-ro no Unten Kanri to Kaizen Jirei”, Kankyo-Gijutsu-Kaishi 129, 86-99 (2007) (dalam bahasa Jepang)