Pemanfaatan Sampah Padat Sebagai Bahan Bakar Pembangkit
Listrik untuk Menjaga Konservasi Lingkungan dan
Meningkatkan Ketahanan Energi Indonesia
Laporan MS 4101
Aspek Lingkungan pada Teknik Mesin
Disusun oleh :
Verdian (13113004) Freddy Kurniawan (13113027) Albert (13113100)
Obert (13113132) Irwanto Suganda (13113146)
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
ABSTRAK
Indonesia merupakan Negara yang memiliki luas wilayah dan jumlah penduduk yang sangat besar. Aktivitas penduduk yang cukup banyak menghasilkan sampah dalam jumlah yang cukup besar. Sampai saat ini sampah yang menunpuk dan tidak terurus di Negara Indonesia menjadi masalah karena dapat mencemari lingkungan. Salah satu solusi untuk mengurangi jumlah sampah yaitu dengan
memanfaatkan sampah tersebut sebagai bahan bakar untuk membangkitkan energi listrik atau biasa disebut sebagai PLTSa.
LATAR BELAKANG
Berdasarkan definisi World Health Organization (WHO), sampah merupakan sesuatu yang sudah dibuang atau tidak terpakai lagi yang umumnya berasal dari aktivitas manusia. Secara umum, sampah adalah sumber daya yang belum siap untuk dipakai. Sampah dapat dikategorikan menjadi tiga jenis yaitu sampah organik, sampah anorganik dan sampah bahan berbahaya dan beracun (B3).
Sampah organik atau yang biasanya disebut sebagai sampah basah adalah sampah yang bisa terurai secara alami seperti sisa-sisa makanan. Sampah anorganik atau sampah kering merupakan sampah yang terbuat dari bahan yang memerlukan penanganan lebih lanjut dalam proses penguraian/penghancurannya seperti
Styrofoam dan kaca. Sedangkan sampah bahan berbahaya atau beracun merupakan limbah yang dihasilkan oleh pabrik (Daniel, 2009).
Jumlah sampah di dunia diperkirakan akan terus meningkat setiap tahunnya (Thomson, 2012). Data statistik sampah di Indonesia menunjukkan bahwa Indonesia menduduki peringkat kedua negara penghasil sampah plastik terbesar di dunia setelah Cina. Pada tahun 2014, produksi sampah plastik Indonesia mencapai 5,4 juta ton per tahun dan diprediksikan bahwa pada tahun 2019, jumlah sampah plastik akan mencapai 6,71 ton tiap tahunnya (Syafputri, 2014). Jumlah tersebut hanyalah jumlah sampah yang terurus. Sedangkan, menurut Badan Pusat Statistik Indonesia (2014), total jumlah sampah yg terbelangkai atau tidak dipilah sebesar 76.31%. Data tersebut menunjukkan masih minimnya manajemen sampah di Indonesia, sehingga sebagian besar sampah terbengkalai di Tempat Pembuangan Akhir (TPA).
Jumlah sampah yang dihasilkan per harinya bergantung pada jumlah penduduk
yang tinggal di daerah tersebut. Semakin banyak penduduk yang tinggal di suatu daerah maka jumlah sampah yang dihasilkan per harinya semakin banyak. Hal
didominasi oleh sampah organik dengan persentase 58% dari total sampah (Indonesian Domestic Solid Waste Statistics). Sampah organik merupakan sampah yang dapat dibakar. Besarnya produksi sampah per tahun di Indonesia membuat negara ini memiliki potensi yang besar untuk memanfaatkan sampah sebagai bahan bakar.
Indonesia merupakan negara dengan populasi terbesar ke-4 di dunia sehingga
konsumsi energi terutama energi listrik domestik sangatlah besar. Seiring dengan berkembangnya zaman, Indonesia terus meningkatkan produksi listrik domestik untuk memenuhi kebutuhan akan energi listrik. Pada tahun 2013, hanya 75,2% kebutuhan listrik yang dapat dipenuhi. Hal tersebut menunjukkan Indonesia masih defisit energi listrik. Dengan adanya permasalahan defisit energi listrik ini dan ditambah permasalahan besarnya produksi sampah domestik, muncul suatu gagasan untuk memanfaatkan sampah padat sebagai bahan bakar untuk pembangkit listrik.
TUJUAN
Beberapa tujuan yang ingin dicapai dari laporan ini:
Menentukan daerah yang berpotensi untuk dibangun PLTSa (Pembangkit Listrik Tenaga Sampah)
Menghitung besar potensi listrik yang bisa dihasilkan PLTSa tersebut Mengetahui kelebihan dan kekurangan dari PLTSa
RUANG LINGKUP
Untuk penulisan laporan yang lebih terarah, maka perlu kiranya dibuat suatu
batasan masalah. Adapun ruang lingkup permasalahan yang akan dibahas dalam penulisan laporan skripsi ini, yaitu :
Tinjauan yang dilakukan untuk menentukan lokasi PLTSa dibatasi hanya di wilayah Indonesia
TEORI DASAR
Pembangkit Listrik Tenaga Sampah atau PLTSa adalah salah satu dari berbagai jenis pembangkit listrik thermal dengan uap superkritik dan menggunakan sampah sebagai bahan bakarnya. Sampah digunakan sebagai bahan bakar dengan cara dibakar untuk menghasilkan panas yang digunakan untuk memanaskan air pada boiler superkritik. Air yang dipanaskan akan menjadi uap superkritik yang
kemudian akan digunakan untuk menggerakkan turbin yang tersambung dengan dynamo sehingga dapat menghasilkan listrik. Daya yang dihasilkan umumnya relatif kecil jika dibandingkan dengan pembangkit listrik jenis lainnya yakni sekitar 500kW sampai 10 MW.
Gambar Skema PLTSa pada umumnya
Tahapan-tahapan proses kerja PLTSa:
1. Proses pengumpulan dan pemilahan sampah
Limbah dan sampah-sampah kota dikumpulkan terlebih dahulu pada tempat pembuangan akhir (TPA). Sampah dan limbah kemudian dipilah berdasarkan
kebutuhan PLTSa dan sampah-sampah yang bisa langsung didaur ulang dan dimanfaatkan. Setelah itu, sampah dibawa ke PLTSa dan ditempatkan pada
untuk mengurangi kadar air pada sampah untuk meningkatkan nilai kalor dari sampah yang telah dikumpulkan.
2. Proses pembakaran sampah
Sampah yang telah mengering kemudian akan diangkut ke ruang bakar dengan menggunakan mesin derek (Crane). Sampah akan dibakar pada saat tungku
bersuhu sekitar 850C - 900C. Pembakaran sampah akan menghasilkan gas
panas yang digunakan untuk memanaskan air sampai menjadi uap superkritik. Uap ini kemudian akan menggerakkan turbin yang terhubung ke dinamo sehingga dapat menghasilkan listrik.
3. Proses pengolahan sisa sampah dan gas buang
Pembakaran sampah akan menghasilkan gas pembakaran yang bercampur dengan partikulat serta abu terbang (flue gas and fly ash) dan abu padat (bottom ash). Gas hasil pembakaran akan diproses terlebih dahulu untuk memisahkan gas (flue gas) dengan partikulat-partikulat dengan menggunakan mesin electrostatic precipitator. Gas keluaran proses pemisahan ini kemudian harus dibersihkan dari SOx maupun zat-zat logam sisa dengan menambahkan lime maupun carbon pada gas buang. Gas buang kemudian dimasukkan kedalam bag filters untuk dikontrol emisi-emisi partikulatnya agar sesuai dengan aturan dan standar emisi gas buang yang berlaku. Setelah melewati bag filters, gas buang kemudian akan dilepas ke lingkungan. Partikulat-partikulat yang telah terkumpul di electrostatic precipitator maupun abu padat (bottom ash) dikumpulkan kemudian akan dipilah-pilah. Padatan metal
maupun non-metal akan didaur ulang sedangkan abu padat lainnya dapat dipakai oleh industri-industri bangunan untuk dijadikan batako ataupun bahan
DATA
Rasio Elektrifikasi Tiap Provinsi di Indonesia
Rasio elektrifikasi menandakan tingkat perbandingan jumlah penduduk yang menikmati listrik dengan jumlah total penduduk di suatu wilayah atau negara. Data dari International Energy Agency, rasio elektrifikasi Indonesia hanya sekitar 60%, artinya 40% penduduk Indonesia belum menikmati listrik. Rasio elektrifikasi ini sangat berhubungan dengan tingkat pertumbuhan ekonomi suatu
wilayah.
Kondisi Sistem Kelistrikan Nasional
Kondisi kelistrikan nasional hingga akhir 2014 berdasarkan catatan yang
ada di Kementerian energi dan sumber daya mineral hingga akhir 2014 menunjukkan total kapasitas terpasang pembangkit 53.585 MW. 37.280
MW (70%) disumbangkan oleh PLN, Independent Power Producer (IPP) sebesar 10.995 MW (20%), Public Private Utility (PPU) sebesar 2.634 MW (5%), Izin Operasi Non BBM (IO) sebesar 2.677 MW (5%).
Pada skema diatas dapat dilihat ada beberapa warna , pembagian warna adalah sebagai berikut :
1. Hijau, dimana cadangan kelistrikan cukup / berada di level aman. 2. Kuning, siaga dimana cadangan yang dihasilkan lebih kecil dari yang
dihasilkan pembangkit terbesar.
3. Merah, defisit masih terjadi pemadaman secara bergilir di daerah
Rencana Pembangunan Infrastruktur Tenaga Listrik
2015-2019.
ANALISIS
Analisis daerah yang berpotensi untuk didirikan PLTSa
Untuk mendirikan pembangkit listrik di Indonesia , maka daerah yang paling berpotensi untuk didirikan pembangkit tersebut adalah di Jawa Barat , pertimbangan tersebut dikarenakan :
Kota-kota penghasil sampah terbesar berada di Jawa Barat ,yaitu Jakarta dan Bandung yang total produksi sampah per-harinya dapat mencapai 9.045 ton/hari . Selain itu luas wilayah di Jakarta dan Bandung lumayan luas.
Daerah-daerah defisit listrik di Indonesia berada di sekitar Jawa Barat , seperti Sumatera Selatan , Bengkulu , Lampung dan beberapa daerah yang berada di daerah siaga seperti Lombok , Bima Sumbawa, NTT . Dengan demikian jika pembangunan pembangkit dapat berada di daerah strategis itu maka distribusi listrik lebih mudah.
Dikarenakan lebih mudah mendistribusikan listrik yang dihasilkan daripada mendistribusikan sampah ke pembangkit listrik , maka atas pertimabngan tersebut pembangunan pembangkit listrik harus dibangun di wilayah dengan penghasilan sampah terbesar di Indonesia, yaitu Jawa
Analisis Energi Listrik yang dapat dihasilkan
Q
= Daya panas yang dihasilkan dari pembakaran sampah (MW)NK = nilai kalor sampah terendah (2500 kcal/kg) m = Massa sampah (9500 ton/hari)
2500kcal /kg4.19kJ /kcal9500ton /hari1000kg /ton 24 jam/hari3600s / jam
Q
= Kalor yang didapatkan (MW)Kelebihan dan Kekurangan PLTSa
Keuntungan utama dari pembangunan PLTSa :
1. Penurunan volume MSW ( Municipal Solid Waste ) sampai dengan 90 % 2. Penurunan berat MSW sampai dengan 75 %
3. Penghematan lahan yang sangat besar dibanding jika hanya untuk membuat TPA (Tempat Pembuangan Akhir)
Keuntungan diatas dapat terlihat dari negara yang telah mengaplikasikan pemanfaatan sampah menjadi energy atau WTE ( Waste To Energy ) yaitu negara Singapura. Berikut data berat sampah yang dibuang dan dimanfaatkan di negara Singapura per tahunnya.
Singapura menyebabkan sampah yang dibuang ke TPA menurun tiap tahun sampai akhirnya tersisa sekitar 188,3 ribu ton di tahun 2015. Penurunan dari sampah yang dibuang ke TPA berkurang meski total sampah yang dibuang bertambah setiap tahun ( 2792,5 menjadi 3066,9 ribu ton di tahun 2015)
Keuntungan lain dari pembangunan pembangkit WTE ( Waste To Energy ) adalah terdapat logam ferrous dari abu hasil pembakaran sampah sehingga dapat dijual
dan di daur ulang guna mengkonservasi energi. Abu hasil pembakaran ditampung di IBA ( Incinerator Bottom Ash ) kemudian dipisahkan logam ferrous dari abu dengan pemisah elektromagnetik.Tarif listrik yang menurun juga dapat menjadi keuntungan apabila pembangkit WTE dibangun di negara atau kota yang telah memiliki ketersediaan listrik yang tinggi. Ini juga dapat mengurangi pemakaian batubara pada pembangkit PLTU atau PLTGU yang merupakan energi tak terbarukan. Untuk Negara atau kota yang mengalami defisit listrik, kebutuhan listrik semua penduduk dapat terpenuhi meski tarif tetap ( ketersediaan listrik meningkat ) terutama untuk negara seperti Indonesia yang masih kekurangan listrik di daerah tertentu.
Dari gambar yang diambil dari satelit saat malam terlihat cahaya paling terang dan
banyak hanya di pulau Jawa dan sekitar Jakarta. Padahal , jika dilihat Papua, Maluku,NTT,NTB masih sangat kekurangan listrik karena gelap gulita pada
Kelemahan dari penggunaan WTE yaitu : 1. Tidak semua sampah dapat dibakar
Selain ada sampah yang tidak dapat dibakar, terdapat sampah yang susah terbakar Karena kandungan air pada sampah padat yang termasuk tinggi sekitar 40-70% . Oleh sebab itu, sampah padat yang kering juga harus banyak untuk mencegah pembakaran tidak sempurna atau pembakaran
tidak berlanjut.
2. Kontrol emisi yang tidak terkendali
Dengan membakar sampah, kita menghilangkan CH4 (metana) sebagai gas
utama yang dihasilkan dari MSW namun membentuk CO2 dari hasil
pembakaran. Masalah ini masih menjadi perdebatan banyak negara apakah CO2 yang dihasilkan sebanding , lebih banyak, lebih sedikit dari CH4
karena emisi CO2 yang merupakan salah satu gas rumah kaca yang
menyebabkan pemanasan global. Belum lagi terdapat raksa (mercury) dan dioxin yang dihasilkan akibat pembakaran sampah yang tidak sempurna atau tidak pada temperatur yang cukup tinggi. Terdapat juga timbal dari pembakaran sampah ini yang merupakan logam berat
3. Efisiensi yang rendah karena butuh sampah yang jumlahnya sangat banyak untuk menghasilkan listrik dengan daya yang relatif kecil
4. Biaya operasional yang tinggi karena teknologi yang canggih 5. Perlu operator yang ahli dalam mengoperasikan pembangkit WTE
Emisi
Emisi yang dikeluarkan dari PLTSa telah menjadi debat dan kontroversi di beberapa negara karena membahayakan kesehatan manusia serta menyebabkan pemanasan global. Emisi yang dikeluarkan incinerator antara lain NOx, SO2,
mercury, timbal, CO2, dan dioxin serta partikulat. Partikulat pada PLTSa
partikulat hasil pembakaran. NOx dan SO2 yang dapat menyebabkan hujan asam
dinetralkan dulu pada dry lime reactor atau lime scruber pada cerobong sebelum gas buang keluar ke atmosfer. Namun, penetralan gas asam ini tetap akan menyisakan sebagian kecil NOx dan SO2 terlepas ke udara bebas. Dioxin yang
terbentuk akibat pembakaran dengan temperature yang tidak cukup tinggi. Dioxin bersifat sangat beracun dan dapat menyebabkan gangguan kesehatan. Efek yang
paling parah dari dioxin adalah menyebabkan kanker. Di India tepatnya Delhi, akibat gas yang ditimbulkan dari incinerator ini, penderita kanker paru-paru di sekitar pembangkit meningkat secara drastis. Mercury yang dihasilkan dari
incinerator juga sangat berbahaya bagi kesehatan saraf manusia. Menghirup terlalu banyak mercury dapat menyebabkan gangguan fisik dan mental pada manusia. Timbal yang merupakan logam berat juga tidak baik untuk lingkungan dan kesehatan manusia. Senyawa-senyawa inilah yang menyebabkan perdebatan beberapa negara terkait pembangunan PLTSa. Emisi CO2 yang tidak terkontrol
dan tidak jelas akibat pembakaran sampah dengan jumlah yang berbeda-beda juga masih menjadi perdebatan apakah CO2 yang dihasilkan incinerator lebih
memberikan dampak pemanasan global atau CH4 dari sampah meskipun CH4
memberikan potensi pemanasan global 2 kali CO2 untuk jumlah sampah yang
KESIMPULAN
Beberapa kesimpulan yang dapat didapatkan dari hasil analisis:
Daerah yang paling berpotensi dibangun PLTSa adalah Jawa Barat
Daya listrik yang dapat dihasilkan dari PLTSa yang ditinjau adalah sekitar 0.172 MW
PLTSa dapat menjadi salah satu alternatif solusi untuk mengurangi jumlah sampah yang tidak terpakai
PLTSa menghasilkan emisi dioxin yang merupakan zat beracun
SARAN
Meninjau kebijakan pemerintah di Indonesia mengenai PLTSa
DAFTAR PUSTAKA
https://en.wikipedia.org/wiki/Waste-to-energy#cite_note-autogenerated3-20 http://vangelinc.com/green-and-sustainability/the-waste-to-energy-controversy
http://www.ecoideaz.com/expert-corner/waste-to-energy-plant-a-controversial-innovation
http://www.nea.gov.sg/energy-waste/waste-management/
