Prediksi Dampak Lingkungan Pengolahan Sampah secara Termal dengan Menggunakan Metode Life Cycle Assessment (LCA) Studi Kasus:
TPA Tambakrigadung, Kabupaten Lamongan
Rizky Fitria Muliawati
1*, Ahmad Erlan Afiuddin
1, dan Vivin Setiani
11Progam Studi Teknik Pengolahan Limbah, Jurusan Teknik Permesinan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Surabaya 60111
*E-mail: [email protected]
Abstrak
Pertambahan jumlah penduduk Kabupaten Lamongan berbanding lurus dengan timbulan sampah yang dihasilkan. Tempat Pemrosesan Akhir (TPA) Tambakrigadung menggunakan sistem Sanitary Landfill.
Sistem ini membutuhkan lahan yang luas sementara ketersedian lahan sangat terbatas. Selain itu juga menghasilkan emisi gas dan air lindi. Ada alternatif untuk memproses limbah dikenal sebagai teknologi termal yang memiliki berbagai metode antara lain: insinerasi, gasifikasi, dan pirolisis. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan teknologi alternatif termal terbaik dilihat dari dampak lingkungannya dengan metode Life Cycle Assessment (LCA) menggunakan software SimaPro 9.0. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa gasifikasi menjadi teknologi alternatif terbaik dengan dampak lingkungan yang minimal. Hasil dampak lingkungan adalah 8,03 x 107 kg CO2 eq Global Warming, 5,03 x 104 kg SO2 eq Asidifikasi, 8,14 x 103 PO4
eq Eutrofikasi, 6,41 x 104 kg NMVOC Photochemical Oxidation.
Keywords: Life Cycle Assessment, Pengolahan Sampah, SimaPro, TPA
1. PENDAHULUAN
Timbulan sampah di TPA Tambakrigadung setiap tahun mengalami peningkatan, seiring dengan pertambahan jumlah penduduk Kabupaten Lamongan setiap tahun. Menurut data DLH Kabupaten Lamongan tahun 2018 jumlah timbulan sampah di Kabupaten Lamongan mencapai 2.739 m3/hari setara dengan 220,833 ton/hari. Angka tersebut tergolong besar karena berpengaruh pada ketersediaan lahan TPA Tambakrigadung.
Berdasarkan data Dinas Lingkungan Hidup Kabupaten Lamongan (2020), Luas lahan TPA Tambakrigadung sekitar 6,12 Ha. Sisa umur TPA 3-4 tahun, jika pengolahan sampah di TPA Tambakrigadung hanya penimbunan sampah, maka TPA Tambakrigadung akan cepat penuh. Sehingga perlu direncanakan teknologi pengolahan sampah yang dapat mereduksi dengan presentase yang besar.
Pengolahan termal memiliki keuntungan dapat mereduksi massa dan volume dari timbulan sampah sekitar 3-20% dari berat awal. Selain itu juga dapat mereduksi emisi Gas Rumah Kaca (GRK) dari dekomposisi anaerobik sampah (Rachim, 2017). Ada berbagai jenis proses termal yang dapat diterapkan, yang dikenal sebagai pembakaran, gasifikasi, dan pirolisis. Pemilihan metode termal yang sesuai, analisis menyeluruh dari setiap metode yang diperlukan dari aspek lingkungan menggunakan metode LCA.
Life Cycle Assessment (LCA) adalah sistem pendekatan holistik yang bertujuan untuk menghitung potensi dampak lingkungan yang dihasilkan. Menurut ISO (2006), LCA didefinisikan sebagai evaluasi dari input, output, dan dampak lingkungan yang potensial dari sistem siklus hidup suatu produk. Pada penelitian ini analisis dampak lingkungan mulai dari sampah yang masuk langsung ke pengolahan termal. Tujuan analisis, menggunakan software SimaPro 9.0 untuk mengumpulkan, menganalisa dan memonitor produk atau kinerja.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan teknologi yang menghasilkan dampak kecil terhadap lingkungan.
2. METODE
Metodologi LCA yang digunakan untuk membandingkan dampak lingkungan dari skenario pengelolaan sampah disusun berdasarkan ISO 14040-1997. Pada penelitian ini menggunakan software SimaPro 9.0 dan metode Environmental Product Declaration (EPD) 2018. Struktur LCA terdiri dari 4 tahap. (1) Penetuan tujuan dan ruang lingkup. (2) Life Cycle Inventory (LCI), memasukkan data input dan output yang disajikan dalam mass balance dari proses termal sebagai data inventarisasi. Data inventarisasi adalah data ditahun akhir perencanaan, yaitu 2030. Data Input berupa kuantitas sampah yang didapatkan berdasarkan SNI 19- 3963-1995 dan energi listrik untuk fase start-up dari pendekatan literatur dikalikan dengan kuantitas sampah per ton. Kuantitas sampah yang masuk ke TPA diperoleh dari timbulan (kg/orang/hari) dikali dengan jumlah
penduduk. Output berupa energi listrik yang dihasilkan dan emisi gas, padatan residu, minyak dan char (untuk proses pirolisis), sisanya dihitung sebagai loses. (3) Life Cycle Impact Assessment (LCIA), mengklarifikasi data inventarisasi ke dalam kategori dampak. (4) Interpretation, mengidentifikasi dan mengevaluasi informasi dari hasil LCI dan LCIA sesuai dengan tujuan dan ruanglingkup yang telah ditentukan.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Tahap pertama dari penelitian ini adalah untuk menentukan goal and scope. Goal dari penelitian ini adalah untuk memberikan alternatif teknologi termal yang terbaik dari dampak lingkungan. Analisis dari dampak lingkungan oleh metode LCA menggunakan software SimaPro 9.0. Scope penelitian ini fungsi unit yang digunakan adalah semua perhitungan emisi berdasarkan jumlah sampah yang diproyeksikan selama 10 tahun perencanaan (2021-2030). Perhitungan proyeksi penduduk berfungsi untuk mengetahui besarnya timbunan sampah selama tahun perencanaan (Komang, 2013). Oleh karena itu, data input dan output diakumulasikan tahun 2030. Jumlah sampah pada tahun 2030 jika tanpa ada pengolahan termal sebanyak 162.241 ton/tahun. Proyeksi jumlah penduduk disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Proyeksi Jumlah Sampah yang Masuk TPA Tambarigadung No. Tahun Jumlah Penduduk
(Jiwa)
Jumlah sampah (ton/hari)
Jumlah sampah (ton/tahun)
1 2021 1.402.693 406,78 148.475
2 2022 1.416.580 410,81 149.945
3 2023 1.430.605 414,88 151.430
4 2024 1.444.769 418,98 152.929
5 2025 1.459.072 423,13 154.443
6 2026 1.473.518 427,32 155.972
7 2027 1.488.106 431,55 157.516
8 2028 1.502.839 435,82 159.075
9 2029 1.517.718 440,14 160.650
10 2030 1.532.744 444,50 162.241
Tahap kedua adalah LCI. LCI adalah proses inventarisasi data input berupa komponen sampah dan energi. Output berupa emisi gas, residu padat, produksi listrik, minyak pirolisis dan char (untuk proses pirolisis) perhitungan output dihasilkan dari perkalian jumlah sampah dan koefisien referensi dari (Zaman,2010; Cherubini et al.,2009; Chen et al., 2014). Presentase komponen dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Presentase komponen sampah TPA Tambakrigadung 2020
Setelah mengetahui presentase masing-masing komponen sampah. Massa sampah termal dihitung dengan mengalikan presentase per jenis sampah dengan jumlah sampah tahun 2030. Pada penelitian ini sampah sisa makanan, sampah kebun, diapers, kaleng,dll tidak dimasukkan karena tidak memenuhi syarat.
Input dan Output dari proses insinerasi disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Input dan Output Insinerasi Sampah Tahun 2030
Input Output
Jenis Sampah Massa sampah termal (Ton)
Listrik (GWh)
Emisi Ton Listrik yang
dihasilkan (GWh) Plastik PET 5.820 3,12 Karbon Dioksida 40.138,75 21,84
Plastik HDPE 2.450 Nitrogen Oksida 64,22
Plastik PP 1.120 Sulfur Dioksida 1,69
Plastik PS 860 Hidrogen Klorida 2,33
PVC 88 Hidrogen Florida 0,04
Plastik Lain 759 VOCs 0,32
Kertas 5.765 Kadmium 0,00020
Karton 5.477 Nikel 0,00201
Karet 270 Arsen 0,0020
Kain 4.326 Mercury 0,00201
Kayu 2.522 Dioksin dan Furan 1,6 x 10-8
PCBs 4,014 x 10-6
Residu 7,22
Loses 77
Total 40.139 Total 40.139
Input dan output untuk pengolahan sampah dengan menggunakan metode gasifikasi disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Input dan Output Gasifikasi Sampah Tahun 2030
Input Output
Jenis Sampah Massa sampah termal (Ton)
Listrik (GWh)
Emisi Ton Listrik yang
dihasilkan (GWh) Plastik PET 5.820 13,62 Karbon Dioksida 40.138,75 27,50
Plastik HDPE 2.450 Nitrogen Oksida 31,31
Plastik LDPE 10.682 Partikulat 0,48
Plastik PP 1.120 Sulfur Dioksida 2,09
Plastik PS 860 Hidrogen Klorida 1,28
PVC 88 Hidrogen Florida 0,01
Plastik Lain 759 VOCs 0,44
Kertas 5.765 Kadmium 0,00028
Karton 5.477 Nikel 0,00161
Karet 270 Arsen 0,00241
Kain 4.326 Mercury 0,00277
Kayu 2.522 Dioksin dan Furan 1,9 x 10-9
Karbon Monoksida 4,01
Residu 4,82
Loses 44
Total 40.139 Total 40.139
Input dan output untuk pengolahan sampah dengan menggunakan metode pirolisis disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4. Input dan Output Pirolisis Sampah Tahun 2030
Input Output
Jenis Sampah Massa sampah termal (Ton)
Listrik (GWh)
Emisi Ton Listrik yang
dihasilkan (GWh) Plastik PET 5.820 13,62 Karbon Dioksida 40.138,75 27,50
Plastik HDPE 2.450 Nitrogen Oksida 31,31
Plastik LDPE 10.682 Partikulat 0,48
Plastik PP 1.120 Sulfur Dioksida 2,09
Plastik PS 860 Hidrogen Klorida 1,28
PVC 88 Hidrogen Florida 0,01
Plastik Lain 759 VOCs 0,44
Input Output Jenis Sampah Massa sampah
termal (Ton)
Emisi Ton
Karet 270 Arsen 0,00241
Kain 4.326 Mercury 0,00277
Kayu 2.522 Dioksin dan Furan 1,9 x 10-9
Karbon Monoksida 4,01
Char 6,02
Minyak Pirolisis 2,05
Loses 47
Total 40.139 Total 40.139
Tahap ketiga dari penelitian ini adalah memperkirakan dampak yang ditimbulkan dari setiap pengolahan sampah secara termal. Metode yang dipakai dalam SimaPro 9.0 adalah EPD 2018 (Auvaria et al., 2013).
Hasil yang didapatkan adalah dampak per unit fungsi dapat dilihat pada Gambar 2a-2d dibawah ini.
(a) Dampak global warming (b) Dampak acidification
(c) dampak eutrophication (d) dampak photochemical Oxidation Gambar 2. Diagram impact assessment
Indikator masing-masing pengolahan sampah secara termal pada setiap kategori dampak disajikan pada Tabel 5 dibawah ini.
Tabel 5. Hasil Impact Assessment
Dampak Lingkungan Satuan Insinerasi Gasifikasi Pirolisis Global Warming Kg CO2 eq 8,03 x 107 8,03 x 107 1,2 x 108 Acidification Kg SO2 eq 9,75 x 104 5,03 x 104 7,54 x 104 Eutrophication Kg PO4 eq 1,67 x 104 8,14 x 103 1,22 x 104 Photochemical Oxidation Kg NMVOC 1,29 x 105 6,41 x 104 9,63 x 104
Tahap terakhir adalah interpretation. Interpretation berdasarkan hasil dari analisis software Simapro 9.0.
Dari ketiga teknologi alternatif pengolahan termal, dapat disimpulkan bahwa pengolahan sampah dengan metode gasifikasi merupakan alternatif terbaik dari segi lingkungan. Nilai emisi yang paling kecil disemua dampak lingkungan meskipun pada dampak global warming sama dengan insinerasi.
Potensi dampak yang disebabkan oleh pengolahan secara gasifikasi sampah adalah 8,03 x 107 kgCO2 eq;
5,03 x 104 kg SO2 eq; 8,14 x 103 kg PO4 eq dan 6,41 x 104 kg NMVOC. Selain itu emisi udara yang dihasilkan dari proses gasifikasi lebih kecil dari pada insinerasi, meskipun kebutuhan listrik yang dihasilkan lebih besar daripada insinerasi. Pengolahan secara gasifikasi juga tidak meghasilkan char dan minyak seperti pirolisis.
4. KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa hasil dari LCA menunjukkan bahwa teknologi alternatif terbaik gasifikasi dengan emisi paling sedikit. Potensi dampak lingkungan dari gasifikasi sampah adalah 8,03 x 107 kg CO2 eq Global Warming, 5,03 x 104 kg SO2 eq Asidifikasi, 8,14 x 103 PO4 eq Eutrofikasi, 6,41 x 104 kg NMVOC Photochemical Oxidation.
5. UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih oleh penulis disampaikan kepada pihak-pihak terkait yang selalu memberikan dukungan dalam penelitian ini.
6. DAFTAR NOTASI
Kg CO2 eq = Potensi dampak Global Warming dalam 1 kg Kg SO2 eq = Potensi dampak Acidification dalam 1 kg Kg PO4 eq = Potensi dampak Eutrophication dalam 1 kg
Kg NMVOC eq = Potensi dampak Photochemical Oxidation dalam 1 kg
7. DAFTAR PUSTAKA
Auvaria, Shinfi. W., Pandebesie, Ellina. S., Warmadewanthi, IDAA., 2013. Life Cycle Assessment (LCA) Pada Pengelolaan Sampah di TPA Benowo Kota Surabaya.
Badan Standarisasi Nasional (BSN). 1995. SNI 19-3964-1995 Tentang Metoda Pengambilan dan Pengukuran Contoh Timbulan Sampah Perkotaan. Jakarta.
Chen, Dexhen, Yin, L., Wang., dan He, P., 2014. Pyrolysis Technologies for Municipal Solid Waste: A Review. Waste Management 34 (2014) 2466-2486.
Cherubini, Franscesco, Bargigli, S dan Ulgiati, S., 2009. “Life Cycle Assessment (LCA) of Wsate Management Strategies: Landfilling, Sorting Plant, and Incineration”. Energy, 34:2116-2123.
Dinas Lingkungan Hidup (DLH) Kabupaten Lamongan. (2020).
ISO. 2006. Environmental Management - Life Cycle Assessment : principles and framework (ISO 14040:2006). Brussels: European Committe for Standardisation.
Komang, T., 2013. Analisis Pengelolaan Pengangkutan Sampah di Kecamatan Klungkung Kabupaten Klungkung.
Rachim, T. A., 2017. Life Cycle Assesement (LCA) Pengolahan Sampah Secara Termal (Studi Kasus TPA Benowo,Kota Surabaya).
Zaman, A. U., 2010. Comparative Study of Municipal Solid Waste Treatment Technologies Using Life Cycle Assessment Method. International Journal Environmental Science Technology, 7 (2), 225-234.
