UNIVERSITAS UDAYANA
ANALISIS POTENSI PEMANFAATAN SAMPAH PLASTIK SEBAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIF DALAM UPAYA MENINGKATKAN KUALITAS SANITASI LINGKUNGAN: STUDI KASUS TEMPAT PEMBUANGAN SEMENTARA (TPS) KAWASAN PERUMNAS MONANG MANING, DENPASAR
YUNITA SARI
PROGRAM STUDI ILMU KESEHATAN MASYARAKAT FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS UDAYANA 2015
1
UNIVERSITAS UDAYANA
ANALISIS POTENSI PEMANFAATAN SAMPAH PLASTIK SEBAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIF DALAM UPAYA MENINGKATKAN KUALITAS SANITASI LINGKUNGAN: STUDI KASUS TEMPAT PEMBUANGAN SEMENTARA (TPS) KAWASAN PERUMNAS MONANG MANING, DENPASAR
YUNITA SARI NIM. 1120025048
PROGRAM STUDI ILMU KESEHATAN MASYARAKAT FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS UDAYANA 2015
2
UNIVERSITAS UDAYANA
ANALISIS POTENSI PEMANFAATAN SAMPAH PLASTIK SEBAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIF DALAM UPAYA MENINGKATKAN KUALITAS SANITASI LINGKUNGAN: STUDI KASUS TEMPAT PEMBUANGAN SEMENTARA (TPS) KAWASAN PERUMNAS MONANG MANING, DENPASAR
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA KESEHATAN MASYARAKAT
YUNITA SARI NIM. 1120025048
PROGRAM STUDI ILMU KESEHATAN MASYARAKAT FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS UDAYANA 2015 3
PERNYATAAN PERSETUJUAN
Skripsi ini telah dipresentasikan dan diujikan dihadapan Tim Penguji Skripsi Program Studi Ilmu Kesehatan Masyarakat Fakultas Kedokteran Universitas Udayana
Denpasar, 30 Juli 2015
Tim Penguji Skripsi
Penguji I
Ni Made Ayu Hita Pretiwi, S.Si., M.Hsc NIP. 19811010 200501 2 003
Penguji II
I Gede Herry Purnama, ST., MT., MIDEA NIP. 19760215 200003 1 004
iv
PERNYATAAN PERSETUJUAN
Skripsi ini telah disetujui dan diperiksa dihadapan Tim Penguji Skripsi Program Studi Ilmu Kesehatan Masyarakat Fakultas Kedokteran Universitas Udayana
Denpasar, 30 Juli 2015
Pembimbing
Ir. I Nengah Sujaya, M. Agr., Sc., Ph.D NIP. 19661231 199311 1 002
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat rahmat serta kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “ANALISIS POTENSI PEMANFAATAN SAMPAH PLASTIK SEBAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIF DALAM UPAYA MENINGKATKAN KUALITAS SANITASI
LINGKUNGAN:
SEMENTARA
(TPS)
STUDI
KAWASAN
KASUS
TEMPAT
PERUMNAS
PEMBUANGAN
MONANG
MANING,
DENPASAR” Selesainya skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak yang telah memberikan saran, bantuan, dan bimbingan. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Ir. I Nengah Sujaya, M.Agr., Sc., Ph.D selaku Dosen Pembimbing yang memberikan masukan dan saran berguna selama proses penulisan skripsi ini. 2. Prof. I Nyoman Suprapta Winaya, ST., MASc, Ph.D selaku pembimbing di Laboratorium Teknik Mesin yang membantu penulis memahami dan mendalami teknis penelitian. 3. Ir. I Nyoman Nusada, M.Agr. selaku pembimbing di Laboratorium Analitik Universitas Udayana yang memberikan bantuan dalam proses uji awal penelitian. 4. I Made Agus Putrawan, ST., MT. Selaku petugas Laboratorium Teknik Mesin yang memberikan masukan dalam pengenalan langkah analisis.
vi
5. Dr. I Md. Ady Wirawan,MPH.,PhD selaku Ketua Program Studi Ilmu Kesehatan Masyarakat Fakultas Kedokteran Universitas Udayana yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk menyusun skripsi ini. 6. I Gede Herry Purnama, ST., MT., MIDEA selaku Kepala Bagian Peminatan Kesehatan Lingkungan sekaligus penguji II. 7. Ni Made Ayu Hita Pretiwi, S.Si., M.Hsc selaku Penguji I. 8. Yayasan Karya Salemba Empat sebagai donatur penelitian yang memberikan kepastian penelitian ini dapat berlanjut. 9. Orang tua yang selalu memberikan dukungan, motivasi, dan doa selama menjalani penelitian serta penyusunan skripsi. 10. R. Muhammad Fiqqi Pradityo yang selalu meluangkan waktu untuk membantu selama proses penelitian. 11. Teman-teman yang turut mendorong penulis untuk lebih semangat dan bersedia berdiskusi selama proses pengerjaan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun dari berbagai pihak sangat penulis harapkan. Akhirnya, semoga skripsi ini berguna dan bermanfaat bagi kita semua.
Denpasar, Juli 2015 Penulis
vii
PEMINATAN KESEHATAN LINGKUNGAN PROGRAM STUDI ILMU KESEHATAN MASYARAKAT FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS UDAYANA Juli 2015
YUNITA SARI
Analisis Potensi Pemanfaatan Sampah Plastik Sebagai Bahan Bakar Alternatif Dalam Upaya Meningkatkan Kualitas Sanitasi Lingkungan: Studi Kasus Tempat Pembuangan Sementara (TPS) Kawasan Perumnas Monang Maning, Denpasar
ABSTRAK Penumpukan sampah yang timbul di berbagai daerah, umumnya disebabkan oleh sampah yang membutuhkan waktu lama atau bahkan tidak dapat diurai oleh tanah, terutama sampah plastik. Jika jumlah prosentasi sampah plastik tersebut tidak segera dikelola maka dikhawatirkan akan mengancam kesehatan masyarakat karena sifatnya yang sulit terurai. Sampah di Bali pada Tahun 2011 mencapai 11.799m3 dimana pada tahun 2013 jumlah sampah plastik teridentifikasi mencapai 40%. Denpasar sebagai kota terpadat di Bali berpotensi menghasilkan sampah paling banyak. Salah satu TPS penyumbang sampah terbesar di Denpasar adalah TPS Kawasan Perumnas Monang Maning. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi pemanfaatan sampah plastik sebagai bahan bakar alternatif di TPS Kawasan Perumnas Monang Maning ditinjau dari efisiensi pembakaran metode pyrolysis tanpa katalis berdasarkan perbandingan energi yang dihasilkan dengan energi yang dikeluarkan. Menggunakan pendekatan kuantitatif dengan desain eksperimental melalui metode uji laboratorium dan studi literatur. Teknik pengambilan sampel menggunakan simple stratified random sampling dengan mengacu kepada SNI 19-3964-1994. Dari hasil penelitian didapatkan bahwa jenis sampah plastik yang berpotensi dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternatif melalui proses pyrolysis tanpa katalis adalah plastik jenis HDPE, LDPE, PP, dan PS. Diketahui bahwa nilai kalor yang dihasilkan per hari oleh TPS rata-rata sebesar 42.322 MJ/Kg yang dapat dimanfaatkan sebagai minyak bakar. Namun hasil perhitungan efisiensi menunjukkan bahwa jenis PP dan PS menghasilkan nilai positif sedangkan HDPE dan LDPE bernilai negatif. Nilai positif mengartikan bahwa energi yang dihasilkan lebih banyak daripada energi yang dikeluarkan/ digunakan saat proses pemanasan reaktor pyrolysis.
Kata Kunci: pyrolysis, sampah plastik plastik, nilai kalor, efisiensi, lingkungan viii
ENVIRONMENTAL HEALTH MAJOR SCHOOL OF PUBLIC HEALTH FACULTY OF MEDICINE UDAYANA UNIVERSITY July 2015
YUNITA SARI
Analysis of The Potential Utilization of Plastic Waste as an Alternative Fuel for The Enhancement of Environment Sanitation Qualityt: Case Studiy in TPS Kawasan Perumnas Monang Maning
ABSTRACT Solid waste cumulation in various areas is caused by undecomposed garbage such as plastics. It is need to address, the problem needs to be addressed immediately which consequently causes environmental degradation. In 2011 volume of solid waste in Bali is over 11.799 m3 and in 2013 plastic waste reaches 40% of total solid waste. As the most populous city in Bali, Denpasar is potentially the largest waste producer. In Denpasar, TPS Kawasan Perumnas Monang Maning is known as one of the largest dumpster. This research aims to study the potential usage of plastics waste in TPS Kawasan Perumnas Monang Maning as the alternate fuel as seen from the combustion efficiency of non catalytic pyrolysis and comparison between output energy and input energy. Simple Stratified Random Sampling is used as the sampling technique which refers to SNI 19-3964-1994. The research used quantitative approach with experimental design, laboratorium test method and literature studies. The result showed that the type of plastic waste that could potentially be used as an alternative fuel through the non catalytic pyrolysis are HDPE, LDPE, PP, and PS. Caloric values that generated in TPS Kawasan Perumnas Monang Maning on average is 42.322 MJ/Kg per day that can be used for fuel. The result of the research is PS and PP plastic show positive results, on the other hand, HDPE and LDPE show negative results. Positive result shows that output energy is higher that input energy used in pyrolysis reactor and vice versa.
Keywords:pyrolysis, plastic waste, caloric value, efficiency, environmental
ix
DAFTAR ISI
PERNYATAAN PERSETUJUAN........................................................................... iv PERNYATAAN PERSETUJUAN........................................................................... v KATA PENGANTAR .............................................................................................. vii ABSTRAK .............................................................................................................. viiii ABSTRACT ............................................................................................................. ixx DAFTAR ISI ............................................................................................................... x DAFTAR TABEL ................................................................................................... xiii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xivv DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................ xv DAFTAR SINGKATAN ........................................................................................ xvi PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang .................................................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah ............................................................................................... 5
1.3
Pertanyaan Penelitian .......................................................................................... 5
1.4
Tujuan ................................................................................................................. 6
1.5
1.6
1.4.1
Tujuan Umum ......................................................................................... 6
1.4.2
Tujuan Khusus ........................................................................................ 6
Manfaat Penelitian .............................................................................................. 6 1.5.1
Manfaat Teoritis ...................................................................................... 7
1.5.2
Manfaat Praktis ....................................................................................... 7
Ruang Lingkup Penelitian ................................................................................... 7
TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Sampah ................................................................................................................ 9 x
2.1.1
Pengelolaan Sampah ............................................................................. 10
2.2
Plastik ................................................................................................................ 13
2.3
Pemanfaatan Plastik Sebagai Bahan Bakar ....................................................... 18
2.4
Efisiensi Energi ................................................................................................. 20 2.4.1
2.5
Krisis Energi Tak Terbarukan ............................................................... 21
Nilai Kalor Bahan Bakar ................................................................................... 23
KERANGKA KONSEP DAN DEFINISI OPERASIONAL 3.1
Kerangka Konsep .............................................................................................. 25
3.2
Hipotesis Penelitian........................................................................................... 26
3.3
Variabel dan Definisi Operasional .................................................................... 26 3.2.1
Variabel Penelitian ................................................................................ 26
3.2.2
Definisi Operasional.............................................................................. 27
METODE PENELITIAN 4.1
Kerangka Dasar Pengembangan Model ............................................................ 28
4.2
Langkah-langkah Kegiatan Penelitian .............................................................. 29 4.2.1
Lokasi dan waktu penelitian.................................................................. 29
4.2.2
Subjek Penelitian................................................................................... 29
4.2.3
Teknik pengambilan sampel ................................................................. 29
4.3
Bahan dan Peralatan Penelitian ......................................................................... 31
4.4
Prosedur Penelitian............................................................................................ 33
4.5
4.4.1
Perlakuan awal ...................................................................................... 33
4.4.2
Proses thermal cracking (pyrolysis) ...................................................... 34
Metode Analisis Laboratorium ......................................................................... 34 4.5.1
Metode berat jenis untuk mengukur kuantitas bahan bakar cair yang dihasilkan .............................................................................................. 34
4.5.2 4.6
Metode analisa nilai kalor bahan bakar ................................................. 35
Pengumpulan, Pengolahan, dan Analisis Data .................................................. 36 xi
4.6.1
Pengumpulan Data ................................................................................ 36
4.6.2
Pengolahan Data.................................................................................... 37
4.6.3
Teknik Analisis Data ............................................................................. 37
HASIL PENELITIAN 5.1
Gambaran Umum TPS Kawasan Perumnas Monang Maning .......................... 39
5.2
Komposisi dan Karakteristik Sampah di TPS Kawasan Perumnas Monang Maning .............................................................................................................. 40
5.3
Proporsi Sampah Plastik di TPS Kawasan Perumnas Monang Maning ........... 42
5.4
Kuantitas Bahan Bakar Cair Hasil Pyrolisis per Jenis Sampah Plastik ............ 43
5.5
Nilai Kalor Bahan Bakar Cair Hasil Pyrolisis per Jenis Sampah Plastik ......... 45
5.6
Hasil Perhitungan Efisiensi Metode Pyrolysis Sampah Plastik Menjadi Bahan Bakar Cair ......................................................................................................... 46
5.7
Hasil Perhitungan Potensi Sampah Plastik Sebagai Bahan Bakar Alternatif di TPS Kawasan Perumnas Monang Maning ........................................................ 47
PEMBAHASAN 6.1
Proporsi Sampah Plastik di TPS Kawasan Perumnas Monang Maning .......... 49
6.2
Kuantitas Bahan Bakar Cair Hasil Pyrolysis Per Jenis Sampah Plastik .......... 50
6.3
Nilai Kalor Bahan Bakar Cair Per Jenis Sampah Plastik ................................. 52
6.4
Efisiensi Metode Pyrolysis Sampah Plastik Menjadi Bahan Bakar Cair ......... 52
6.5
Potensi Sampah Plastik Sebagai Bahan Bakar Alternatif di TPS Kawasan Perumnas Monang Maning .............................................................................. 53
SIMPULAN DAN SARAN 7.1
Simpulan .......................................................................................................... 54
7.2
Saran ................................................................................................................. 55
DAFTAR PUSTAKA
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Waktu Penguraian Setiap Jenis Sampah Tabel 2.2 Struktur Atom, Densitas, dan Titik Lebur Berbagai Jenis Plastik Tabel 2.3 Jenis Plastik dan Nilai Kalornya Tabel 4.1 Tabel Densitas Plastik Tabel 5.1 Jumlah Truk Pengangkut Sampah di TPS Kawasan Perumnas Monang Maning ke TPA per Hari Tahun 2015 Tabel 5.2 Prosentase Komposisi Sampah di TPS Kawasan Perumnas Monang Maning Tahun 2015 Tabel 5.3 Densitas Sampah Lepas di TPS Kawasan Perumnas Monang Maning Tabel 5.4 Prosentase Berbagai Jenis Sampah Plastik di TPS Kawasan Perumnas Monang Maning Tahun 2015 Tabel 5.5 Hasil Pengukuran Kuantitas Bahan Bakar Cair per Kilogram Sampah Plastik dan Massa Penggunaan LPG Tabel 5.6 Hasil Nilai Kalor Bahan Bakar Cair Sampah Plastik dan LPG Tabel 5.7 Prosentase Efisiensi Bahan Bakar Cair Berbagai Jenis Sampah Plastik Tabel 5.8 Potensi Energi yang Dihasilkan dari Sampah Plastik TPS Kawasan Perumnas Monang Maning
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Lambang Jenis-Jenis Plastik Gambar 3.1 Kerangka Konsep Penelitian Gambar 4.1 Tahapan Penelitian Gambar 4.2 Rancangan Alur Proses Pyrolysis Gambar 5.1 Gambaran Rata-rata Kuantitas Bahan Bakar Cair Per Kilogram Sampah Plastik Dibandingkan dengan Rata-rata Penggunaan Massa LPG Gambar 5.2 Gambaran Rata-rata Nilai Kalor Bahan Bakar Cair Pyrolysis Sampah Plastik Tanpa Katalis dan Rata-rata Nilai Kalor LPG Gambar 5.3 Gambaran Perbandingan Potensi Energi yang Dihasilkan dengan Penggunaan/ Pengeluaran Energi
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1: Jadwal Penelitian Lampiran 2: Analisis Data Lampiran 3: Dokumentasi Kegiatan Penelitian Lampiran 4: Hasil Uji Nilai Kalor (Eksperimen 1) Lampiran 5: Hasil Uji Nilai Kalor (Eksperimen 2) Lampiran 6: Hasil Uji Nilai Kalor (Eksperimen 3) Lampiran 7: Data Rekapitulasi Jumlah Penduduk Akhir Bulan Maret 2015 Desa Tegal Kertha Lampiran 8: Data Rekapitulasi Jumlah Penduduk Akhir Bulan Maret 2015 Desa Tegal Harum Lampiran 9: Salinan Keputusan Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi Nomor 14496 K/14/DJM/2008 Lampiran 10: Tabel Uji Densitas Plastik
xv
DAFTAR SINGKATAN
TPS
: Tempat Pembuangan Sementara
TPA
: Tempat Pembuangan Akhir
LPG
: Liquid Petroleum Gas
PET
: Polyethylene terephthalate
HDPE : High Density Polyethylene PVC
: Polyvinyl Chloride
LDPE : Low Density Polyethylene PP
: Polypropylene
PS
: Polystyrene
O
: Other
Kg
: Kilogram
MJ
: Megajoule
Cal
: Calories
cm
: centimeters
mm
: millimeters
%
: Persen
xvi
