PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SAMPAH DI BANTAR GEBANG Diajukan untuk memnuhi tugas matakuliah Pengetahuan Lingkungan
Dosen Pengampuh: Dr. H. Chaerul Rochman, M.Pd
Disusun Oleh:
Latifah Audria (1132070041)
PRODI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MIPA FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN
UIN SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG 2016
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SAMPAH DI BANTAR GEBANG
A. Tujuan
1. Peserta didik dapat mengetahui proses dalam instalasi PLTSa.
2. Peserta didik dapat mengetahui konsep-konsep fisika yang terdapat pada PLTSa. 3. Peserta didik dapat mengetahui manfaat dari PLTSa.
B. Pendahuluan 1. Latar Belakang
Masyarakat di Jabodetabek mengenal Bantar Gebang sebagai lokasi pembuangan sampah akhir, tempat pengelolaan sampah terpadu (TPST) Bantar Gebang. Di atas tanah seluas 108 hektare ini adalah salah satu tempat yang diandalkan Jakarta, karena sangat bergantung dengan keberadaan TPST Bantar Gebang. Terletak di Timur Kota Jakarta, wilayah Kota Bekasi dan dikelola secara profesional oleh PT. Godang Tua Jaya bekerjasama dengan Dinas Kebersihan DKI Jakarta, sehingga TPS Bantar Gebang merupakan proyek percontohan pengolahan sampah yang tadinya limbah oleh PT. Godang Tua Jaya dapat menghasilkan olahan produktif seperti pupuk kompos cair dan bubuk. Dikawasan Bantar Gebang Bekasi menyebutkan, akibat dijadikan kawasan tersebut sebagai TPA, warga sekitar menuai derita yang tiada berujung. Dampak, seperti Penyakit ISPA, Gastritis, Mialgia, Anemia, Infeksi kulit, Kulit alergi, Asma, Rheumatik, Hipertensi, dan lain-lain merupakan hasil penelitian selama kawasaan tersebut dijadikan TPA.
Dilihat dari komposisi sampah terdiri dari sampah organik (65,05%) dan anorganik (34.95%). Hasil perhitungan berdasarkan jumlah penduduk dan tingkat pendidikan, jumlah limbah domestik dari rumah tangga adalah sebesar 2.915.263.800 ton/tahun atau 5900-6000 ton/hari; lumpur dari septic tank sebesar 60.363,41 ton/tahun dan yang bersumber dari industri pengolahan sebesar 8.206.824,03 ton/tahun. Produksi sampah di kota Jakarta mencapai 7.500,58 m3/hari. Sumber sampah terbesar adalah sampah domestik atau pemukiman yang mencapai 4.951,98 m3/hari. Disusul sampah dari pasar sekitar 618,50 m3, dan sampah saluran 12,90 m3/hari. Akumulasi dari sampah yang tidak terangkut sejak 15 April lalu diperkirakan sekitar 225.017,4 m3 sampah. Hasil estimasi jumlah sampah di DKI Jakarta berkisar antara 5.900-6.000/hari atau 25.000 m3/hari dan berdasarkan data Dinas Kebersihan DKI Jakarta, sampah yang dapat tertangani ± 87,72 % dan sisanya masih dibuang ke sungai, dibakar atau dipakai untuk menimbun.
2. Identifikasi Masalah
Akibat operasional yang tidak sempurna, maka timbul pencemaran terhadap badan air di sekitar LPA dan air tanah akibat limbah serta timbulnya kebakaran karena terbakarnya gas methan. Untuk mengatasi hal ini Dinas Kebersihan telah melakukan kegiatan-kegiatan antara lain:
1. Menambah fasilitas Unit Pengolahan Limbah dan meningkatkan efisiensi pengolahan sehingga kualitas limbah memenuhi persyarataan untuk dibuang.
2. Meningkatkan/memperbaiki penanganan sampah sesuai dengan prosedur “Sanitary landfill.”
3. Membuat masyarakat sekitar LPA dengan menyediakan air bersih, Puskesmas dan ambulance.
4. Mengatur para pemulung agar tidak menggangu operasional LPA.
Besarnya beban sampah tidak terlepas dari minimnya pengolahan sampah dari sumber penghasil dan di tempat pembuangan sementara (TPS) sampah. Baru sekitar 75 m3 yang didaur ulang atau dibuat kompos. Sementara itu, sisanya sekitar 60% dibuang begitu saja tanpa pengolahan ke tempat pembuangan akhir (TPA) sampah. Dan 30% dibiarkan di TPS. Tak heran bila sampah akan menumpuk di TPA. Akibatnya, daya tampung TPA akan menjadi cepat terpenuhi. Besarnya volume sampah di TPA juga mempengaruhi biaya pengolahan. Tahun 2005, sedikitnya dibutuhkan Rp. 8 milyar untuk mengelola sampah. Tanpa adanya kebijakan penanganan sampah terpadu, sampah akan terus menjadi masalah.
Gunungan sampah di Tempat Pembuangan Sampah Terpadu (TPST) Bantar Gebang, Bekasi, Jawa Barat, yang berguna sebagai sumber listrik. Listrik tidak serta merta berasal langsung dari sampah, tapi dari pengolahan yang menghasilkan gas methan. Gas methana inilah yang diubah sehingga mampu menghasilkan listrik. Pengolahan sampah yang dilakukan di Bantar Gebang hingga menghasilkan gas methan menggunakan teknologi yang disebut “landfill gas”. Ini merupakan proses penguraian, penutupan, dan
pemanasan sampah untuk menghasilkan gas methan. Salah satu penggagas teknologi ini adalah Henry Sutanto.
3. Rumusan Masalah
Dari latar belakang di atas, maka rumusan masalahnya adalah:
1. Proses yang terjadi dalam instalasi pada PLTSa di Bantar Gebang ? 2. Konsep-konsep fisika yang terkait dengan PLTSa di Bantar Gebang ? 3. Manfaat PLTSa dalam kehidupan sehari-hari ?
4. Sikap peserta didik yang dimanfaatkan setelah mendapat bahan pengayaan ? C. Pembahasan
1. Proses Pembangkit Listrik Tenaga Sampah di Bantar Gebang
Pembangkit listrik tenaga sampah atau Pembangkit listrik sampah atau Pembangkit listrik tenaga biomasa sampah adalah pembangkit listrik thermal dengan uap supercritical steam dan berbahan bakar sampah atau gas sampah methan. Sampah atau gas methan sampah dibakar menghasilkan panas yang memanaskan uap pada boiler steam supercritical. Uap kompresi tinggi kemudian menggerakkan turbin uap dan flywheel yang tersambung pada generator dinamo dengan perantara gear transmisi atau transmisi otomatis sehingga menghasilkan listrik. Daya yang dihasilkan pada pembangkit ini bervariasi antara 500 KW sampai 10 MW. Bandingkan dengan PLTU berbahan bakar batubara dengan daya 40 MW sampai 100 MW per unit atau PLT nuklir berdaya 300 MW sampai 1200 MW per unit.
Proses Kerja PLTsa terdapat dua macam yaitu: Proses pembakaran dan proses teknologi fermentasi metana.
a. Proses pembakaran
PLTSa dengan proses pembakaran menggunakan proses konversi Thermal dalam mengolah sampah menjadi energi. Proses kerja tersebut dilakukan dalam beberapa tahap yaitu:
Limbah sampah kota yang berjumlah ± 500-700 ton akan dikumpulkan pada suatu tempat yang dinamakan Tempat Pengolahan Akhir (TPA).
Pemilahan sampah sesuai dengan kriteria yang dibutuhkan PLTSa.
Sampah ini kemudian disimpan didalam bunker yang menggunakan teknologi RDF (Refused Derived Fuel).Teknologi RDF ini berguna dalam mengubah limbah sampah kota menjadi limbah padatan sehingga mempunyai nilai kalor yang tinggi.
Penyimpanan dilakukan selama lima hari hingga kadar air tinggal 45 % yang kemudian dilanjutkan dengan pembakaran.
2) Pembakaran sampah
Tungku PLTSa pada awal pengoperasiannya akan digunakan bahan bakar minyak.
Setelah suhu mencapai 850oC – 900oC, sampah akan dimasukkan dalam tungku pembakaran (insenerator) yang berjalan 7800 jam.
Hasil pembakaran limbah sampah akan menghasilkan gas buangan yang mengandung CO, CO2, O2, NOx, dan Sox. Hanya saja, dalam proses tersebut juga terjadi penurunan kadar O2. Penurunan kadar O2 pada keluaran tungku bakar menyebabkan panas yang terbawa keluar menjadi berkurang dan hal tersebut sangat berpengaruh pada efisiensi pembangkit listrik.
3) Pemanasan boiler
Panas yang dipakai dalam memanaskan boiler berasal dari pembakaran sampah. Panas ini akan memanaskan boiler dan mengubah air didalam boiler menjadi uap.
4) Penggerakan Turbin dan Generator serta hasil
Uap yang tercipta akan disalurkan ke turbin uap sehingga turbin akan berputar. Karena turbin dihubungkan dengan generator maka ketika turbin berputar generator juga akan berputar. Generator yang berputar akan mengahsilkan tenaga listrik yang kan disalurkan ke jaringan listrik milik PLN. Dari proses diatas dengan jumlah sampah yang berkisar 500-700 ton tiap harinya dapat diolah menjadi sumber energi berupa listrik sebesar 7 Megawatt.
b. Teknologi Fermentasi Metana
Pada tauhn 2002, di Jepang, telah dicanangkan “biomass-strategi total Jepang” sebagai kebijakan negara. Sebagai salah satu teknologi pemanfaatan biomass sumber daya alam dapat diperbaharui yang dikembangkan di bawah moto bendera ini, dikenal teknologi fermentasi gas metana. Sampah dapur serta air seni, serta isi septic tank diolah dengan fermentasi gas metana dan diambil biomassnya untuk menghasilkan listrik, lebih lanjut panas yang ditimbulkan juga turut dimanfaatkan. Sedangkan residunya dapat digunakan untuk pembuatan kompos.
Karena sampah dapur mengandung air 70–80%, sebelum dibakar, kandungan air tersebut perlu diuapkan. Di sini, dengan pembagian berdasarkan sumber penghasil sampah dapur serta fermentasi gas metana, dapat dihasilkan sumber energi baru dan ditingkatkan efisiensi termal secara total. Pemanfaatan Gas dari Sampah untuk Pembangkit Listrik dengan teknologi fermentasi metana dilakukan dengan dengan metode sanitary landfill yaitu, memanfaatkan gas yang dihasilkan dari sampah (gas sanitary landfill/LFG).
Landfill Gas (LFG) adalah produk sampingan dari proses dekomposisi dari timbunan sampah yang terdiri dari unsur 50% metan (CH4), 50% karbon dioksida (CO2) dan <1% non-methane organic compound (NMOCs). LFG harus dikontrol dan dikelola dengan baik karena lanjut Dia, jika hal tersebut tidak dilakukan dapat menimbulka smog (kabut gas beracun), pemanasan global dan kemungkinan terjadi ledakan gas, sistem sanitary landfill dilakukan dengan cara memasukkan sampah kedalam lubang selanjutnya diratakan dan dipadatkan kemudian ditutup dengan tanah yang gembur demikian seterusnya hingga menbentuk lapisan-lapisan.
Untuk memanfatkan gas yang sudah terbentuk, proses selanjutnya adalah memasang pipa-pipa penyalur untuk mengeluarkan gas. Gas selanjutnya dialirkan menuju tabung pemurnian sebelum pada akhirnya dialirkan ke generator untuk memutar turbin. Dalam penerapan sistem sanitary landfill yang perlu diperhatikan adalah, luas area harus mencukupi, tanah untuk penutup harus gembur, permukaan tanah harus dalam dan agar ekonomis lokasi harus dekat dengan sampah sehingga biaya transportasi untuk mengangkut tanah tidak terlalu tinggi.
2. Konsep-konsep Fisika yang terkait dalam Instalasi PLTSa a. Perubahan wujud zat
a) Perubahan wujud zat adalah perubahan termodinamika dari satu fase benda ke keadaan wujud zat yang lain. Perubahan wujud zat ini bisa terjadi karena peristiwa pelepasan dan penyerapan kalor.Perubahan wujud zat terjadi ketika titik tertentu tercapai oleh atam/senyawa zat tersebut yang biasanya dikuantitaskan dalam angka suhu. Semisal air untuk menjadi padat harus mencapai titik bekunya dan air menjadi gas harus mencapai titik didihnya
b) Jenis perubahan wujud zat.
Membeku Mencair Menguap Mengembun Menyublim Mengkristal b. Energi
Energi adalah properti fisika dari suatu objek, dapat berpindah melalui interaksi fundamental, yang dapat diubah bentuknya namun tak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Joule adalah satuan SI untuk energi, diambil dari jumlah yang diberikan pada suatu objek (melalui kerja mekanik) dengan memindahkannya sejauh 1 meter dengan gaya 1 newton. Kerja dan panas adalah 2 contoh proses atau mekanisme yang dapat memindahkan sejumlah energi. Hukum kedua termodinamika membatasi jumlah kerja yang didapat melalui proses pemanasan-beberapa diantaranya akan hilang sebagai panas terbuang. Jumlah maksimum yang dapat digunakan untuk kerja disebut energi tersedia. Sistem seperti mesin dan benda hidup membutuhkan energi tersedia, tidak hanya sembarang energi. Energi mekanik dan bentuk-bentuk energi lainnya dapat berpindah langsung ke bentuk energi panas tanpa batasan tertentu.
Macam-macam energi sebagai berikut:
Energi potensial
Energi potensial merupakan energi yang dimiliki oleh sebuah benda yang belum digunakan. Sehingga bisa dikatakan semua benda memiliki potensi bergerak yang belum tentu seberapa energi itu akan keluar atau seberapa besar gaya yang dihasilkan dari pergerakannya.
Seperti yang kita ketahui, rumus energi potensial yaitu : EP = m x g x h
Keterangan:
EP = Energi Potensial (Joule) m = Massa benda (kg)
g = gravitasi bumi (m/s²)
h = ketinggian benda dari permukaan bumi (m)
Energi kinetik
Energi kinetik sendiri merupakan energi gerak yang juga dapat disebut sebagai energi dalam gerakan atau energi yang berhubungan dengan pergerakan suatu benda. Energi ini dapat dihitung secara matematis yaitu,
EK = 12 mv2 Keterangan:
EK = Energi kinetik (Joule) m = massa (kg)
v = kecepatan (m/s2)
Energi Mekanik
Energi mekanik adalah bahwa energi mekanik adalah hasil sejumlah dari energi potensial dan energi kinetic yang hadir di dalam komponen komponen sustem mekanis. Untuk contohnya generator yang dirancang secara khusus untuk menghasilkan listrik. Namun tanpa adanya sumber energi generator tidak akan bisa berjalan. Untuk itu, biasanya generator akan menggunakan air atau angin
sebagai sumber daya untuk menghasilkan listrik. Contoh yang lain adalah mesin pembakaran internal di dalam mobil mengubah energi kimia dalam bahan bakar menjadi energi mekanik yang digunakan untuk membuat mobil bergerak. Tanpa adanya bahan bakar, mustahil mobil akan bergerak tanpa adanya sumber energi. c. Generator
Generator adalah mesin yang mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Energi kinetik pada generator dapat juga diperoleh dari angin atau air terjun. Berdasarkan arus yang dihasilkan. Generator dapat dibedakan menjadi dua rnacam, yaitu generator AC dan generator DC. Generator AC menghasilkan arus bolak-balik (AC) dan generator DC menghasilkan arus searah (DC). Baik arus bolak-balik maupun searah dapat digunakan untuk penerangan dan alat-alat pemanas.
Prinsip kerja generator menggunakan percobaan faraday yaitu memutar magnet dalam kumparan atau sebaliknya, ketika magnet digerakkan dalam kumparan maka terjadi perubahan fluks gaya magnet (peribahan arah penyebaran medan magnet) di dalam kumparan dan menembus tegak lurus terhadap kumparan sehingga menyebabkan beda potensial antara ujung-ujung kumparan (yang menimbulkan listrik). syarat utama, harus ada perubahan fluks magnetik, jika tidak maka tidak akan timbul listrik. cara megubah fluks magnetik adalah menggerakkan magnet dalam kumparan atau sebaliknya dengan energi dari sumber lain, seperti angin dan air yang memutar baling-baling turbin untuk menggerakkan magnet tersebut. jika suatu konduktor digerakkan memotong medan magnet akan timbul beda tegangan di ujung-ujung konduktor tsb. Tegangannya akan naik saat mendekati medan dan turun saat menjauhi. Sehingga listrik yg timbul dalam siklus: positif-nol-negatif-nol (AC). Generator DC membalik arah arus saat tegangan negatif, menggunakan mekanisme cincin-belah, sehingga hasilnya jadi siklus: positif-nol-positif-nol (DC).
3. Manfaat Pembangkit Listrik Tenaga Sampah
Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Sampah mempunyai dua manfaat yaitu : 1) PLTS menghasilkan energi listrik yang dapat dimanfaatkan oleh masyarakat. Hal ini
berarti mambantu menutupi defisit energi listrik PLN. Jadi, sudah waktunya sampah diolah jadi energi listrik. Dengan begitu, krisis listrik yang dihadapi dapat teratasi dan tarif pun bisa murah.
2) Keberadaan TPA tidak hanya menguntungkan pengelola tetapi juga masyarakat sekitar. Adanya PLTS membuat masyarakat sekitar TPA dapat menggunakan listrik dengan gratis. Solusi ini dapat mencegah penolakan masyarakat sekitar terhadap keberadaan TPA.
1) Peduli lingkungan dengan tidak membuang sampah sembarangan dan dapat memberikan pelajaran yang baik. Sesungguhnya, sampah dapat didaur ulang dengan hasil yang baik.
2) Menimbulkan sikap bertanggung jawab untuk mengurangi dampak negatif dari sampah.
3) Membangun kreatifitas dalam mengolah sampah.
4) Membangun kerjasama dalam menciptakan ramah lingkungan.
5) Menimbulkan kedesiplinan untuk dapat menjaga lingkungan dengan baik. D. Penutup
A. Kesimpulan
Gunungan sampah di Tempat Pembuangan Sampah Terpadu (TPST) Bantar Gebang, Bekasi, Jawa Barat, yang berguna sebagai sumber listrik. Listrik tidak serta merta berasal langsung dari sampah, tapi dari pengolahan yang menghasilkan gas methan. Gas methana inilah yang diubah sehingga mampu menghasilkan listrik. Pengolahan sampah yang dilakukan di Bantar Gebang hingga menghasilkan gas methan menggunakan teknologi yang disebut “landfill gas”. Ini merupakan proses penguraian, penutupan, dan pemanasan sampah untuk menghasilkan gas methan. Konsep-konsep fisika yang terkait dalam instalasi PLTSa yaitu, Perubahan wujud, Energi Potensial, Energi Kinetik, Energi Mekanik, dan Generator.
B. Recomendit E. Daftar Pustaka http://www.alpensteel.com/article/56-110-energi-sampah--pltsa/2594--pltsa-pembangkit-listrik-tenaga-sampah.html http://www.ri-news.co/.../tingkatkan-reduksi-sampah-tpst-bantar-gebang-dau... http://www.poskotanews.com/.../sampah-plastik-di-bantargebang-didaur-ula... http://www.indii.co.id/index.php/en/.../weekly-infrastructure-news?... https://id.wikipedia.org/wiki/Fisika
Lampiran
A. Pilihan Ganda
Jawablah soal di bawah ini dengan baik dan benar!
1. Tahapan dalam proses pembakaran PLTSa dalam mengolah sampah menjadi energi terbagi menjadi empat tahapan,
B. Soal Essay
Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan benar! 1. Apa yang kamu ketahui tentang PLTSa ?
2. Jelaskan tahap-tahap proses pembakaran pada PLTSa ? 3. Jelaskan konsep kefisikaan pada PLTSa ?
4. Bagaimana dampaknya terhadap lingkungan jika tidak dapat mengelola sampah dengan baik ?
