pengelolaan sampah berbasis renewable ... - kelair.bppt.go… · program pengkajian dan penerapan...
TRANSCRIPT
Annual Report 2013Program Pengkajian dan Penerapan TeknologiLingkungan
100
PENGELOLAAN SAMPAH BERBASISRENEWABLE ENERGY
Sri WahyonoPusat Teknologi Lingkungan, Kedeputian TPSA
Badan Pengkajian dan Penerapan TeknologiJl. M.H. Thamrin No. 8, Lantai 12, Jakarta 10340
e-mail: [email protected]
PENDAHULUAN
Sejalan dengan laju pertumbuhan penduduk yang tinggi,konsumsi energi untuk kehidupan sehari-hari juga terus meningkat.Sampai saat ini, sumber energi utama yang dikonsumsi adalahminyak bumi. Namun disadari bahwa persedian minyak bumisemakin menipis sehingga apabila dieksploitasi terus-menerus akanhabis. Oleh karena itu perlu dilakukan efisiensi energi danmemanfaatkan sumber-sumber energi terbarukan. Sampah organikperkotaan yang jumlahnya melimpah memiliki potensi yang besaruntuk menjadi sumber energi.
Skala pengolahan sampah organik menjadi biogas dapatdilakukan secara terdesentralisasi tersebar di dekat sumber-sumbersampah. Pengolahan sampah menjadi biogas yang tersebar di dekatsumber-sumber sampah biayanya relatif murah, padat karya,keterlibatan masyarakat tinggi, dan teknologinya tepat guna.Masyarakat dapat dilibatkan langsung untuk mengelola sampahrumah tangganya menjadi biogas dengan peralatan yang sederhanaberupa digester anaerobik skala rumah tangga. Input bahan bakubiogas adalah sampah organik. Outputnya berupa biogas dan pupukcair. Biogas yang dihasilkan dari setiap digester dapat digunakan
Annual Report 2013Program Pengkajian dan Penerapan TeknologiLingkungan
101
untuk pengganti LPG, sedangkan pupuk cairnya dapat digunakanuntuk memupuk tanaman di kebun rumah tangga.
TUJUAN DAN SASARAN
Tujuan kegiatan ini adalah :a. Menyusun disain prototipe teknologi anaerobic digestion
sampah organik perkotaan skala rumah tangga dankomunal.
b. Mengkaji performansi kinerja prototipe instalasi teknologianaerobic digestion sampah organik perkotaan skala rumahtangga dan komunal.
Sasaran dari kegiatan ini adalah :a. Diperolehnya disain prototipe teknologi anaerobic digestion
sampah organik perkotaan skala rumah tangga dankomunal.
b. Diperolehnya performansi kinerja prototipe instalasi teknologianaerobic digestion sampah organik perkotaan skala rumahtangga dan komunal.
HASIL KEGIATAN
Riset biogas yang dilakukan terdiri atas 3 jenis digester.Digester pertama merupakan mini digester sistem batch dan padatskala rumah tangga dengan 6 jenis input yang berbeda. Digesterkedua merupakan digester sistem wet dan kontinyu dengan inputsampah berupa sampah makanan, sedangkan digester ketigaberupa digester skala komunal dengan sistem batch, padat, dengandan tanpa resirkulasi lindi.
Annual Report 2013Program Pengkajian dan Penerapan TeknologiLingkungan
102
1. Penelitian Mini Digester (Md)
Aplikasi mini digester biogas telah dilakukan di Malang danProbolinggo, namun basis penelitiannya masih sangat minim.Penelitian ini mencoba menjawab berbagai pertanyaan yang munculdi masyarakat. Dalam penelitian ini dilakukan 6 perlakuan dimanaMD 1 sampai MD5 inputnya adalah sampah pasar dan daunsedangkan MD 6 hanya menggunakan sampah pasar. Kemudianpada MD 2, MD 3, MD3, dan MD4 secara berurutan diisi aktivatorberupa kotoran sapi, lindi kompos, efluen biogas dan EM4.
Hasil penelitian menunjukkan profil komposisi biogas padaMD1, MD2, MD3, MD4, dan MD5 relatif sama yaitu produksi gasmetana meningkat sejalan dengan bertambahnyanya waktu dansebaliknya produksi gas karbondioksida menurun. Demikian pulakonsentrasi oksigen juga semakin menurun. Umumnya, profilproduksi dan komposisi biogas dalam mini digester dapat dibagidalam empat urutan fase. Fase pertama adalah aerobik danterutama menghasilkan karbondioksida. Fase kedua dicirikan olehmenipisya keberadaan oksigen, mengakibatkan kondisinya menjadianaerobik dimana sejumlah besar karbondioksidan dan hidrogendibentuk. Dalam fase ketiga anaerobik, gas metana mulai diproduksibersamaan dengan menurunnya produksi karbondioksida. Dalamfase keempat, produksi gas metana, karbondioksia, dan nitrogenrelatif stabil.
Annual Report 2013Program Pengkajian dan Penerapan TeknologiLingkungan
103
Gambar 1. Profil Pembentukan Metana dalam Mini Digester
Berbagai starter yang digunakan dalam penelitian ini memilikipengaruh dalam kecepatannya membantu memproduksi gasmetana. Dalam penelitian ini kotoran sapi (MD2) mampumempecepat produksi metana hingga komposisinya mencapai 20 %pada hari ke-10, sedangkan effluen biogas (MD4) mencapainyapada hari ke-16. Sementara itu, EM4 (MD5) dapat mencapainyapada hari ke-23. Sedangkan tanpa penambahan starter, hanyasampah pasar dan sampah taman saja (MD1) mampu mencapainyapada hari ke-26. Penambahan starter lindi kompos (MD3), untukmencapai komposisi metana 20% tercapai pada hari ke-56. Pada
Annual Report 2013Program Pengkajian dan Penerapan TeknologiLingkungan
104
proses selanjutnya, baik dengan starter ataupun tanpa starter, masastagnasi pembentukan gas metana dengan komposisi di atas 60%mulai terjadi pada hari ke-45.
2. Penelitian Food digester
Jenis food digester yang diteliti adalah digester yangdikembangkan di India. Digester tersebut berskala rumah tanggadengan input sampah makanan. Start upfood digester menggunakankotoran sapi. Setelah start up, feeding dilakukan dengan empat jenislimbah yaitu kotoran sapi, sampah pasar, sampah makanan dan lindidigester biogas skala komunal.
Kandungan gas metana setelah start up dan di-maintenancedengan feedstock kotoran sapi komposisinya di atas 40%. Denganjumlah input yang sama, feedstock sampah makanan menghasilkankomposisi gas metana yang paling tinggi dibandingkan dengankotoran sapi dan sampah pasar. Sementara itu, komposisi metanadari feedstock kotoran sapi lebih tinggi daripada sampah pasar. Dari2 kg sampah makakan akan dihasilkan sekitar 200 liter biogas yangdapat digunakan untuk memasak selama 45 menit.
Dengan jumlah input yang sama, feedstock sampah makananmenghasilkan komposisi gas metana yang paling tinggidibandingkan dengan kotoran sapi dan sampah pasar. Feedstocklindi menghasilkan gas metana yang cenderung menurunkomposisinya. Komposisinya cenderung terus menurun. Hal inimungkin disebabkan oleh kualitas lindi yang sudah turun dengankandungan senyawa organik yang rendah.
Annual Report 2013Program Pengkajian dan Penerapan TeknologiLingkungan
105
Gambar 2. Food digester dan Profil Produksi Biogasnya
3. Penelitian Digester Biogas Skala Komunal
Aplikasi biogas sistem padat skala komunal yang dilakukanoleh Kementerian Pekerjaan Umum belum beroperasi secaraoptimal sehingga perlu dilakukan kajian mendalam. Untuk itupenelitian ini dilakukan. Dalam penelitian ini dilakukan dua perlakuanyaitu tanpa dan dengan resirkulasi lindi.
Apabila diperhatikan dengan seksama, profil komposisi biogaspada tanki perkolasi 1 dan perkolasi 2 relatif sama yaitu produksi gasmetana meningkat sejalan dengan bertambahnyanya waktu dansebaliknya produksi gas karbondioksida menurun. Demikian pulakonsentrasi oksigen juga semakin menurun. Umumnya, profil
Annual Report 2013Program Pengkajian dan Penerapan TeknologiLingkungan
106
produksi dan komposisi biogas dapat dibagi dalam empat urutanfase seperti yang terjadi pada penelitian mini digester.
Dalam penelitian ini kotoran sapi mampu mempercepatproduksi metana hingga komposisinya mencapai 24,8 % pada harike-15, sedangkan digester tanpa kotoran sapi hanya mencapai 7,1%pada hari yang sama. Produksi gas metana pada digester terjadisecara eksponensial dan mencapai sekitar 70% pada hari ke-30.Selanjutnya produksi metana cenderung stagnan. Sementara itu,produksi gas metana dari tangki perkolasi 2 mencapai nilai yangsama setelah 35 hari dilakukan resirkulasi lindi. Setelah itu, secaragradual pembentukan gas metana cenderung stagnan.
Gambar 3. Unit Digester Biogas Skala Komunal Beserta ProfilProduksi Metana-nya
Annual Report 2013Program Pengkajian dan Penerapan TeknologiLingkungan
107
MANFAAT KEGIATAN
Penelitian digester biogas sampah kota ini sangat bermanfaatdalam upaya pengelolaan sampah kota menjadi sumber energi danmenjadi dasar dalam upaya pengembangan teknologi biogas skalarumah tangga dan komunal yang bersifat tepat guna.
KESIMPULAN DAN REKOMENDASI
Kesimpulan dari kegiatan ini adalah:a. Penggunaan starter kotoran sapi dan efluen biogas pada
mini digester mampu mempercepat pembentukan gasmetana secara siginifikan dibandingkan tanpa starter.
b. Produksi gas metana dari sampah makanan dari rumahtangga dalam food digester lebih baik dibandingkandengan kotoran sapi dan sampah pasar.
c. Penambahan kotoran sapi pada digester biogas skalakomunal mampu mempercepat produksi metanadibandingkan dengan tanpa penambahan kotoran sapi.
Rekomendasi yang dapat diberikan adalah:
a. Mini digester biogas sebaiknya digunakan secara komunalatau digunakan di lokasi yang mudah mendapatkansampah organik dalam jumlah yang cukup. Mini digestertidak cocok digunakan oleh rumah tangga secaraindividual. Mini digester sebaiknya dilengkapi denganportable gas holder untuk menyimpan biogas yangdiproduksinya.
b. Aplikasi food digester cocok dilaksanakan untuk mengolahlimbah makanan dari restoran atau kantin di di berbagai
Annual Report 2013Program Pengkajian dan Penerapan TeknologiLingkungan
108
kota. Biogas yang dihasilkannya dapat digunakan untuksubstitusi elpiji sebagai sumber energi untuk memasak.
c. Penelitian pembuatan biogas dari sampah organik skalakawasan dengan sistem padat dan batch memerlukanpenelitian lanjutan berupa optimasi disain digesterterutama untuk mempermudah input-output material dankajian efektivitas produksi gas metananya.