STUDI POTENSI KONVERSI SAMPAH ORGANIK RUMAH
MAKAN MENJADI BIOGAS DI KOTA PONTIANAK
Sri Rezeki, Wivina Diah Ivontianti, Kristina Anggi Pudan Sitorus Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura, Pontianak, 78124
email: [email protected] ABSTRAK
STUDI POTENSI KONVERSI SAMPAH ORGANIK RUMAH MAKAN MENJADI BIOGAS DI KOTA PONTIANAK. Biogas memiliki potensi yang sama dengan natural gas yaitu dapat digunakan sebagai bahan bakar rumah tangga. Penerapan teknologi biogas dapat menekan laju emisi gas rumah kaca sekaligus menjadi salah satu solusi untuk memenuhi bahan bakar untuk memasak pada rumah makan di Kota Pontianak. Pada penelitian ini dilakukan studi potensi sampah organik rumah makan menjadi biogas di Kota Pontianak. Penelitian ini diawali dengan menghitung jumlah sampah organik rumah makan di Kota Pontianak dan menghitung potensi biogas yang dapat dihasilkan dari sampah organik tersebut. Setelah itu, dilakukan penghitungan volume digester biogas yang dibutuhkan untuk mengolah sampah organik tersebut. Kemudian dilakukan analisis ekonomi untuk mengetahui layak atau tidaknya digester biogas ini didirikan. Dari hasil penelitian diperoleh jumlah sampah organik di Kota Pontianak sebesar 43,56 kg/hari dan dapat menghasilkan biogas sebesar 7,41 m3/hari. Digester yang dibutuhkan untuk memproduksi berukuran 1.000 L. Dari analisis ekonomi, pemanfaatan sampah organik menjadi biogas sebagai bahan bakar alternatif pengganti LPG sangat menguntungkan dan layak untuk didirikan, dimana profit on sales sebesar 37,82 %, return on investment sebesar 76,40 %, pay out time selama 14 bulan, dan break event point sebesar 28,23%.
Kata kunci : sampah organik, rumah makan, biogas, analisis finansial.
ABSTRACT
FEASIBILITY STUDY OF BIOGAS PRODUCTION FROM RESTAURANTS ORGANIC WASTE IN PONTIANAK CITY. Biogas has the same potential as natural gas which can be
used as the household fuel. The application of biogas technology can reduce the rate of greenhouse gas emissions as well as being one of the solutions to produce the fuel for cooking in the restaurants. In this research, the study on organic restaurant waste to become biogas in Pontianak City. This research was started by calculating the amount of organic restaurant waste in Pontianak and calculating the potential of biogas that could be produced from organic waste. Afterwards, the volume of biogas digester volume was calculated to process the organic waste. Then, an economic analysis was carried out to determine the feasibility of biogas digester. The results was obtained the amount of restaurants organic waste in Pontianak City was 43.56 kg/day and were able to produce biogas 7.408 m3/day.
Digester which was needed to produce biogas was 1,000 L. From economic analysis, the convertion of restaurants organic waste into biogas as an alternative fuel for LPG was very profitable and feasible to be established, where the profit on sales was 37.82%, return on investment was 76.40%, pay out time for 14 months, and break event point was 28.23%.
Keyword: organic waste, restaurant, biogas, financial analysis
PENDAHULUAN
Industri kuliner merupakan industri yang tumbuh subur di Kota Pontianak. Banyaknya rumah makan yang ada di Kota Pontianak mengakibatkan semakin besar sampah yang dihasilkan. Sampah rumah makan merupakan sampah yang berasal dari dapur, seperti bagian dari sayuran yang tidak termasak, minyak goreng bekas, atau sisa makanan yang tidak habis dikonsumsi pengunjung. Apabila sampah rumah makan ini dibuang ke lingkungan, tentunya dapat menimbulkan dampak negatif. Sampah rumah makan ini harus ditangani dengan baik, salah satunya dengan cara dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan biogas.
Biogas dihasilkan dari penguraian sampah organik secara anaerobik yang dilakukan
oleh mikroorganisme. Biogas memiliki potensi yang sama dengan natural gas yaitu dapatdigunakan sebagai bahan bakar kendaraan maupun bahan bakar rumah tangga. Penerapan teknologi biogas dapat menekan laju emisi gas rumah kaca sehingga sampah organik yang digunakan sebagai bahan baku lebih bermanfaat dan ramah lingkungan (Insyde, 2012).
Dari uraian latar belakang di atas, maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah: bagaimana potensi sampah organik rumah makan di Kota Pontianak terhadap produksi biogas dan bagaimana kelayakan finansial pemanfaatan sampah organik rumah makan di Kota Pontianak sebagai penghasil biogas.
Pada penelitian ini dilakukan studi kelayakan pemanfaatan biogas dari sampah organik rumah makan di kota Pontianak dengan melakukan kajian terlebih dahulu mengenai potensi sampah organik, merancang digester yang digunakan dan menghitung aspek kelayakan ekonominya.Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa besar potensi sampah organik rumah makan sebagai penghasil biogas di Kota Pontianak dan melakukan analisis ekonomi pada pemanfaatan sampah organik rumah makan sebagai penghasil biogas di Kota Pontianak.
POKOK BAHASAN
Terdapat beberapa jenis reaktor biogas, diantaranya adalah reaktor jenis kubah tetap (fixed-dome), reaktor terapung (floating drum), reaktor jenis balon, horizontal, lubang tanah, dan ferrocement. Dari keenam jenis reaktor biogas tersebut yang banyak digunakan adalah jenis kubah tetap (fixed-dome) dan jenis drum mengambang (floating drum) (Manoppo, 2011).
Reaktor kubah tetap memiliki dua bagian yaitu digester sebagai tempat fermentasi material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri, baik bakteri pembentuk asam ataupun bakteri pembentuk gas metana. Bagian ini dapat dibuat dengan kedalaman tertentu menggunakan batu, batu bata atau beton. Bagian yang kedua adalah kubah tetap (fixed-dome) yang bentuknya menyerupai kubah dan merupakan pengumpul gas yang tidak bergerak (fixed). Gas yang dihasilkan dari sampah organik pada digester akan mengalir dan disimpan di bagian kubah. Keuntungan dari reaktor ini adalah biaya konstruksi lebih murah daripada menggunakan reaktor terapung karena tidak memiliki bagian yang bergerak menggunakan besi yang tentunya harganya relatif lebih mahal sehingga perawatannya lebih mudah. Sedangkan kerugian dari reaktor ini adalah seringnya terjadi kehilangan gas pada bagian kubah karena konstruksi tetapnya (Suminto, dkk., 2013).
Kelayakan ekonomi merupakan salah satu aspek penting untuk menentukan apakah sebuah teknologi layak dan tidaknya untuk diterapkan (Irsyad,2016). Berikut jenis-jenis analisis ekonomi yang digunakan:
a. Profit on Sales (POS)
POS adalah persen keuntungan penjualan produk terhadap harga jual produk itu sendiri.
POS = 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝
ℎ𝑎𝑎𝑎𝑎𝑝𝑝𝑎𝑎 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑝𝑝 x 100% (1)
b. Return on Investment (ROI)
ROI adalah tingkat pengembalian modal dari pabrik ini. dimana untuk pabrik yang tergolong high risk.
ROI = 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝
𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹 x 100% (2)
c. Pay Out Time (POT)
POT adalah jumlah tahun yang diperlukan untuk mengembalikan Fixed Capital Investment berdasarkan profit yang diperoleh. Besarnya POT untuk pabrik yang beresiko tinggi sebelum pajak adalah maksimal 2 tahun.
POT = 𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹
𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 + 𝑑𝑑𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑎𝑎𝑝𝑝𝑎𝑎𝑎𝑎𝑝𝑝 (3)
dimana:
FCI = fixed capital investment d. Break Event Point (BEP)
BEP adalah titik impas. suatu keadaan dimana besarnya kapasitas produksi dapat menutupi biaya keseluruhan.
BEP = 𝐹𝐹𝐹𝐹
dimana:
FC = fixed manufacturing cost VC = variable cost
METODOLOGI Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah meteran, plastik, bak 500 L, tanur, cawan petri, pisau, oven, spatula dan aluminium foil. Sedangkan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sampah organik dari rumah makan di Kota Pontianak.
Prosedur Kerja
1. Pengambilan dan Pengukuran Contoh Timbulan
Pengambilan dan pengukuran contoh timbulan dilakukan menggunakan metode SNI 19-3964-1994. Untuk mengetahui jumlah potensi sampah organik, terlebih dahulu harus diketahui persentase komposisi sampah organik. Persentase komposisi sampah dapat diperoleh dengan menggunakan metode sampling, yaitu mengambil sebagian sampah untuk dijadikan sebagai contoh. Lokasi pengambilan contoh akan dilakukan terhadap 12 rumah makan di Kota Pontianak. Penentuan jumlah contoh yang diambil dapat diperoleh dari persamaan berikut (Badan Standarisasi Nasional, 1994):
S = 𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑥𝑥 �𝑝𝑝𝑝𝑝𝑗𝑗𝑎𝑎𝑎𝑎ℎ 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑑𝑑𝑝𝑝𝑑𝑑𝑝𝑝𝑝𝑝
6.000 = 1 x
√618.000
6.000 = 12 rumah makan
dimana:
S = jumlah contoh rumah makan Cd = 1
Setelah itu, lokasi pengambilan sampel ditentukan. Kemudian kantong plastik yang sudah diberi tanda dibagikan kepada sumber sampah 1 hari sebelum dikumpulkan. Selanjutnya volume sampah (Vs) dan berat sampah (Bs) diukur dan dicatat.
2. Perhitungan Potensi Biogas
Sampah organik diambil 2 g, kemudian dicacah dan ditimbang. Dikeringkan di oven pada suhu 100-105oC selama 3-5 jam. Setelah itu, sampah organik kering yang diperoleh ditaruh pada desikator, ditimbang dan dimasukkan ke dalam oven kembali. Setelah dikeringkan, massa sampah organik kering ditimbang sehingga diperoleh total solid (TS). Selanjutnya sampah organik tersebut digunakan untuk menghitung volatile solid (VS). Sampah organik kering dimasukkan ke dalam tanur pada suhu 600oC selama 40 menit. Kemudian sampah organik kering tersebut dimasukkan pada desikator selanjutnya ditimbang sehingga diperoleh VS. Masing-masing TS dan VS selama 5 hari dicatat dan dihitung rata-ratanya[2].
3. Perhitungan Jumlah Biogas dan Gas Metana
Secara lengkap parameter nilai persentase rata-rata penyusutan sampah padat organik menjadi produksi biogas serta gas metan dapat dituliskan kembali dalam bentuk persamaan sebagai berikut (McDonald, dkk.,2008):
Vb = 0,676 x VS (5)
Vgm = 60% x Vb (6)
dimana:
VS = volatile solid (kg)
Vb = volume biogas (m3/kg VS) Vgm = volume gas metan (m3) 4. Perhitungan Volume Digester
Digester yang akan digunakan adalah fixed dome type. Perencanaan ukuran volume digester biogas dilihat dari jumlah sampah organik harian, perbandingan komposisi campuran air dan sampah organik, waktu digestifikasi dan jumlah volume biogas yang dihasilkan. Volume dihitung dengan persamaan berikut.
V = 𝑗𝑗
dimana:
V = volume digester (m3) m = massa umpan (kg/jam) ρ = massa jenis umpan (kg/m3)
HRT = hydraulic retention time atau waktu tinggal (jam)
Setelah diketahui ukuran volume bagian-bagian digester, maka dapat ditentukan ukuran digester secara dimensi geometrikal.
5. Analisis Ekonomi
Dalam rangka menilai apakah suatu proyek dapat diterima atau tidak, dapat digunakan teknik analisis kelayakan ekonomi. Analisis utama dilakukan terhadap:
a. Profit on Sales (POS) b. Return on Investment (ROI) c. Pay Out Time (POT) d. Break Event Point (BEP) HASIL DAN PEMBAHASAN
Jenis sampah yang digunakan dalam penelitian ini adalah sampah rumah makan di Kota Pontianak. Untuk mengetahui jumlah sampah organik rumah makan, pengambilan dan pengukuran contoh timbulan sampah rumah makan dilakukan menggunakan metode SNI 19-3964-1994. Contoh rumah makan yang diambil sebanyak 12 rumah makan. Hasil sampling rumah makan yang diperoleh di kota Pontianak sebagai berikut:
Tabel 1. Jumlah Sampah Rumah Makan di Kota Pontianak No. Kecamatan Organik (kg) Anorganik (kg)
1 Pontianak Selatan 57,423 4,854 2 Pontianak Utara 30,685 5,023 3 Pontianak Barat 24,548 4,018 4 Pontianak Timur 64,421 6,067 5 Pontianak Tenggara 28,230 4,621 6 Pontianak Kota 61,370 10,046 Total 261,347 34,630 Rata-rata 43,558 6,105
Dari tabel di atas, rata-rata sampah organik dari tiap rumah makan di Kota Pontianak adalah sebanyak 43,558 kg/hari. Dengan rata-rata tersebut dapat diperoleh potensi biogas dengan melakukan analisis TS dan VS sebagai berikut:
TS = 54,25% x Po = 54,25% x 43,558 kg/hari = 23,63 kg VS = 46,38% x TS = 46,38% x 23,630 kg = 10,96 kg Vb = 0,676 x VS = 0,676 x 10,959 kg = 7,41 m3
Dari sampling sampah tersebut, diketahui rata-rata sampah organik tiap rumah makan di Kota Pontianak yaitu 23,630 kg/hari dengan potensi biogas yang dihasilkan sebesar 7,41 m3/kg VS/ hari.
Digester yang digunakan adalah fixed dome reactor dengan rata-rata sampah organik harian yang dihasilkan tiap rumah makan di kota Pontianak adalah 43,558 kg. Sedangkan komposisi campuran air dan sampah organik adalah 1:1. Maka jumlah bahan baku adalah:
Bahan baku (Q) = jumlah sampah organik + jumlah air = 43,558 kg + 43,558 kg = 87,116 kg
Digester yang dipasang berada dalam kondisi mesophilic yaitu berkisar pada suhu 25-35°C, dengan waktu digestifikasi 7-20 hari (Reynaldi, 2016). Waktu digestifikasi yang pendek dapat mengurangi volume digester dan sebaliknya waktu digestifikasi yang panjang dapat menambah volume digester. Dengan menentukan waktu digestifikasi selama 20 hari, maka dapat dihitung volume kerja digester yaitu 921,6 liter. Oleh sebab itu digunakan tangki PVC berukuran 1.000 Liter dengan diameter 1,06 m dan tinggi 1,27 m.
Digester anaerob yang mampu menghasilkan sumber energi biogas sebesar 7,41 m3/hari ini akan dimanfaatkan sebagai bahan bakar untuk memasak di rumah makan tersebut. Selain itu sisa dari fermentasi anaerobik (sludge) dimanfaatkan sebagai pupuk kompos yang kemudian akan dijual ke pihak ketiga.
Pada perancangan pembangunan digester biogas untuk rumah makan ini dilakukan evaluasi atau penilaian investasi dengan maksud untuk mengetahui apakah hal ini menguntungkan dari segi ekonomi atau tidak. Bagian terpenting dari perancangan ini adalah estimasi harga dari alat-alat, karena harga digunakan sebagai dasar untuk estimasi analisis ekonomi. Analisis ekonomi dipakai untuk mendapatkan perkiraan atau estimasi tentang kelayakan investasi modal dalam kegiatan produksi dengan meninjau kebutuhan modal investasi, besarnya laba yang akan diperoleh, lamanya modal investasi dapat dikembalikan dalam titik impas. Selain itu, analisis ekonomi juga dimaksudkan untuk mengetahui apakah yang akan didirikan dapat menguntungkan atau tidak jika didirikan.
Untuk itu pada perancangan digester biogas ini dilakukan analisis kelayakan investasi modal meliputi: Profit on Sales (POS), Return on Investment (ROI), Pay Out Time (POT), dan Break Event Point (BEP). Untuk meninjau faktor-faktor tersebut perlu diadakan penaksiran terhadap beberapa faktor, yaitu:
1. Penaksiran modal industri (Total Capital Investment)
Capital Investment adalah banyaknya pengeluaran – pengeluaran yang diperlukan untuk fasilitas – fasilitas produksi dan untuk menjalankannya. Berikut hasil perhitungan total capital investment:
Tabel 2. Penaksiran Modal (Total Capital Investment)
No Keterangan Harga (Rp)
1 Harga pembelian peralatan 8.820.840
2 Instalasi alat – alat 640.000
3 Perbaikan lahan 694.720
Fixed Capital Invesment (FCI) 10.155.560
2. Penentuan biaya produksi total (Total Production Costs) terdiri dari : a. Biaya pengeluaran (Manufacturing Costs)
b. Biaya pengeluaran umum (General Expense)
Tabel 3. Biaya Produksi Total (Total Production Cost)
No. Jenis Harga (Rp)
1 Gaji Pegawai 9.600.000
2 Maintenance 406.222
Direct Manufacturing Cost 9.806.222
3 Depresiasi 812.445
Fixed Manufacturing Cost 812.445
Total Production Cost 10.818.667
3. Total pendapatan penjualan produk pupuk kompos dan biogas pengganti LPG Penjualan selama 1 tahun:
Pupuk kompos = Rp 8.293.712,00 Biogas pengganti LPG = Rp 12.223.200,00 Total penjualan = Rp 20.516.912,00 Biaya produksi total = Rp 10.818.667,00 Keuntungan sebelum pajak = Rp 9.698.245,00 Pajak 20 % dari keuntungan = Rp 1.939.649,00 Keuntungan setelah pajak = Rp 7.758.596,00 Maka diperoleh:
a. Profit on sales (POS)
POS sebelum pajak = 47,270% POS setelah pajak = 37,820% b. Return on Investment (ROI) ROI sebelum pajak = 95,50% ROI setelah pajak = 76,40% c. Pay Out Time (POT)
POT sebelum pajak = 1 tahun = 12 bulan POT setelah pajak = 1,2 tahun = 14 bulan d. Break Event Point (BEP)
BEP = 28,230%
Untuk nilai hasil penjualan biogas merupakan nilai dari perhitungan penggantian LPG menjadi biogas (biogas tidak dikomersilkan). Oleh sebab itu, berdasarkan perhitungan analisis kelayakan tersebut, dapat disimpulkan bahwa perancangan digester rumah makan di Kota Pontianak layak dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya dan sangat menguntungkan.
KESIMPULAN
Melalui proses fermentasi anaerobik, sampah organik rumah makan dapat dimanfaatkan menjadi bahan baku produksi biogas. Biogas tersebut dimanfaatkan menjadi bahan bakar alternatif pengganti LPG untuk memasak. Dari hasil analisis penelitian di atas, didapatkan beberapa kesimpulan mengenai pemanfaatan sampah organik rumah makan di Kota Pontianak antara lain:
1. Dengan rata-rata produksi sampah organik rumah makan sebesar 43,56 kg/hari menghasilkan biogas sebesar 7,41 m3/hari.
2. Dalam analisis ekonomi pemanfaatan sampah organik rumah makan di Kota Pontianak menjadi biogas sebagai bahan bakar alternatif pengganti LPG sangat menguntungkan dan layak untuk didirikan, dimana profit on sales sebesar 37,82%, return on investment sebesar 76,40%, pay out time selama 14 bulan, dan break event point sebesar 28,23%.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Badan Standarisasi Nasional. 1994. Metode Pengambilan dan Pengukuran Contoh Timbulan dan Komposisi Sampah Perkotaan. SNI.19-3964-1994.
[2] Badan Standarisasi Nasional. 2005. Air dan Limbah: Cara Uji Kadar Padatan Total Secara Gravimetri. SNI.06-6989.26-2005.
[3] Insyde. 2012. How does biogas work? www.simgas.com. Akses: 25 Februari 2019. [4] Irsyad, Fadli dan Delvi Yanti. 2016. Evaluasi Tekno-Ekonomi Pemanfaatan Biogas
Skala Rumah Tangga Sebagai Sumber Energi Alternatif Ramah Lingkungan. Jurnal Teknologi Pertanian Andalas Vol. 20, No.2. ISSN 1410-1920. Padang.
[5] Manoppo, Fabian. J. 2011.Cara Cepat Membuat Biogas Dari Kotoran Hewan dan Sampah Dirumah. LSM Pendidikan Silo (NGO) & LSM Pemberdayaan Teknologi dan Perkotaan (NGO). http://www.sulutiptek.com/energi-biogas-php.php. Akses: 25 Februari 2019.
[6] McDonald,Tanya.,Gopal Achari, Abimbola Abiola. 2008. Feasibility of Increased Biogas Production from The Co-Digestion of Agricultural, Municipal, and Agro-Industrial Wastes in Rural Communities. Journal of Environmental Engineering and Science, 2008, 7(4): 263-273.
DISKUSI/TANYA JAWAB:
1. PERTANYAAN (Susetyo Trijoko-PKSEN):
Kapan penelitian ini dilakukan dan apakah hasil penelitian ini sudah di implementasikan oleh rumah makan penghasil sampah organik?
JAWABAN:
Penelitian dilakukan sampai akhir tahun 2018, sehingga belum di implementasikan oleh penghasil sampah (misal rumah makan)
2. PERTANYAAN (Susetyo Trijoko-PKSEN):
Apakah sudah ada investor yang mengembangkan mesin digester sehingga tersedia di pasaran?
JAWABAN:
Belum ada investor yang membuat alat (mesin) digester sampah, namun pemkot Pontianak telah memiliki alat konversi sampah pasar menjadi biogas.
