J. MANUSIA DAN LINGKUNGAN, Vol. 17, No.2, Juli 2010: 78-88
LIFE CYCLE ASSESSMENT PILIHAN PENGELOLAAN SAMPAH : STUDI KASUS WILAYAH KARTAMANTUL PROPINSI D.I. YOGYAKARTA (Ltfe Cycte Assessment of Solid Wsste Management Options : Case Study of the KARTAMANTUL Regions, Province of D.I.Yogyakarto) Made Gunamantha., Chafid Fandeli.., Shalihuddin Djalal Tandjung*", Sarto"' Ihnu Lingkungan Sekolah Pasca Sarjana Universitas Gadjah Mada .Universitas Pendidikan Ganesha Singaraja ..Universitas Gadj ah Mada Yogyakarta
md_gunamantha@yahoo. com
Disetujui: 3 Mei 2010
Diterima: 26 Maret 2010
Abstrak Berbagai skenario sistem pengelolaan sampah telah dikembangkan dan dibandingkan untuk sampah yang dikelola di wilayah KARTAMANTUL dengan menggunakan metodologi I(b cycle assessment (LCA). Metode pengelolaan sampah yang dipertimbangkan dalarn skenario adalah landflling tanpa atau dengan pemungutan energi, insinerasi, gasifikasi, dan anaerobic' digestion. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menilai indikator dampak dalam menentukan pilihan sistem pengelolaan sampah yang paling sesuai dari aspek lingkungan. Jumlah sampah yang dikelola ditetapkan sebagai unit fungsi dari sistem yang diamati. LiJb cycle inventory (LCI) dilakukan dengan melibatkan asumsi-asumsi pada rnasing-masing metode pengolahan dalam sistem pengelolaan sampah. Produksi energi dan inventori emisi dihitung dan diklasifikasikan ke dalarn kategori dampak pemanasan global, asidifikasi, eutrofikasi, dan pembentukan oksidan fotokirnia. lndikator kategori dampak dikuantifikasi dengan faktor ekuivalensi dari emisi yang sesuai untuk mengembangkan kinerja lingkungan dari rnasing-masing skenario. Pada sebagian besar kategori dampak gasifikasi langsung ditemukan sebagai metode pengelolaan yang paling layak, kecuali untuk kategori asidifikasi. Analisis sensitivitas telah digunakan untuk rnenguji perubahan hasil dalarn berbagai variasi masukan tetapi tidak mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap hasil secara keseluruhan. Oleh karena itu, alternatif terbaik terhadap sistem pengelolaan yang ada saat ini dapat diidentifikasi.
Kata kunci: Sistern pengelolaan sampah, Life
c'.r,cle assessntent,
Lilb (),('le inventor-y,, kategori
darnpak
Ahstruct Various solid waste munageiltent (SWM) system scenarios y,ere dereloped uncl comltured v,dste munugecl in KARTAMANTUL region b.v usittg li/e t'.vc'le ussessntent (LCA) methodologl,. The solid we:;te managentenl method.s consideretl in the .st'enario:; y,ere lundfilling n'ithout und v,ith energ), recovery, incineralion, gasificatiorr, uncl uttueruhi<' cligestion. The goal oJ'the sluclv u,as to assess indicators in determining tha mo:;t sttituble enrironmenlall.t, uspect ol SIVM s))Stem opliorts. The Junctional unit o.f' lhe .strrd-t, tt'u.s lhe unnt()y1! oJ solicl v'uste manuged. The li/b c:yc,le inventory unalysis carried oul h.t, int'lutling lhe u.s.stuttlttiotr.s made.lbr eac'h pro(:asses in the SWM s),stem. Energ.t' procluctiott und invenlor.r,entis.siort.s v'ere ccrlcululetl und t'lussified in to impuc'l c'utegories; globul v'ut'rttitrg, ttt'idific'utiott, t'tttntphicutir-ttt, cttul pholoc'henrit'ul oxidanl. lntpcrct t'ategories indicutor y,e rc qttotttiftetl n,ith equitrtletrt't' fac:tot's o.f'relevetn enti.ssiotis to develope the envinnmtenlal proftles o.f'euc;lr st'cnrn'io. In n.rost of'tht' c'ategories, clirec't gtrsifir'uliott t'us lbuntl to be the nrcst lbasible mellnd, e\('ept tha ut'iclit'it'utiott. Sensitit'it_t' rllrrlr'si.s has been used lo ter^[ .tonte o/'the usstmtptiott.s tr:;ed in tlrc influent'e of't'uriaty
lorsalid
.luli 20l0
GUNAMANTA, M.: LIFE CYCLE ASSESSMENT
irrltttt lo lhe re,urlls httt rtone have e.ri.r/ing Srl/14 c'on bt: identified.
Kclrlorrls. Solid v'rt.sle
ffict
79
on the overall result. Therefore, the best alternative to the
mandgetnent sv.stem, Life cycle asse.ts,nenl, Ll'e c.t,cle invenlor.t,, inrpact
c'olegorie,s
PENDAHULUAN
,
Pcmcrirrtah Indonesia telah menetapkan unclang-undang tentang Pcngelolaan Sampah no. l8 taltrn 2008 yang mewajibkan pemerintah dacrah hanrs men"rbuat perencanaan penutupan TPA yang urenggunakan sistem open dumping
irtatr rrr<'ontrolled lanclfilling paling lambat
I
(satu) tahun sejak undang-undang ini dibcrlakukan (KNLH, 2009). Dalam hal ini pcnlcrintah daerah dihadapkan pada beberapa pilihan pengelolaan sampah. Berbagai pilihan
memodelkan aliran rlasukan dan keluaran dari sistem yang diarnati (ISO 14041, 1998). Berbagai model LCI untuk pengelolaan sampah telah dikernbangkan untuk memfasilitasi aplikasi LCA. Bahkan model LCI berbasis komputer telah dikembangkan oleh McDougall et al. (2001), Eriksson et al. (2002), dan Kirkeby et al. (2006). Walaupun demikian, model-model tersebut kurang fleksibel terhadap parameter-parameter yang di gunaka n (Dtaz an d Warith, 2006). Diaz and Warith (2006) telah mengembangkan model WASTED yang lebih
sangat heterogen sehingga memunculkan berbagai pcrsoalan di antaranya : Apakah
fleksibel tetapi hanya menggunakan faktor emisi yang berbasis massa masukan sampah tanpa memperhatikan karakteristik kimia sampah. Demikian pula, Diaztidak melibatkan
sanrpalr organik biow'aste harus ditimbun dalam
proses anaerobic digest ion.
lanclfill atau diolah dalarn anaerobic digester atatr melalui pengolahan thermal? Apakah
Model yang dikcmbangkan dalam penelitian ini, secara konseptual mengacu pada rnodel WASTED. Walaupun demikian, penyesuaian dilakukan dengan memperhatikan karakteristik kimia sampah dalam penentuan ernisi dan melibatkan metode pengolahan anaerobic digestion. Model digunakan untuk menilai kinerja lingkungan dari berbagai skenario pengelolaan sampah
pcngelolaan sampah telah tersedia. Walaupun dcmikian, mengingat kandungan sampah
bahan yang lnernpunyai nilai kalor tinggi harus diolah secara tlterntal atau ditimbun dalarn land./ill? Apakah sanrpah campuran lrarrrs diolah secara thermal atau ditimbun dalam lund.fill'/ Bagairnanakah manfaat atau bebarr lingkungan dari pengelolaan sampah untuk cncrgi? Jawaban atas pertanyaanpcrtanyaan tcrsebut dapat diperolch dengan nrcngcnrbangkan skcnario pengelolaan sampah
(Tlrorneloc ct al., 2007) dan alat analisis yang clipcrlukan untuk merrgcksplorasi informasi-
inforrnasi re lcvan schingga dapat diarnbil kcputusan yang lebih baik.
Pcnclitian ini bcrtujuan untuk mengen-lbattgkan tnodcl li/b c'.t't'le ittverrtorn (LCD. Li/e t'.t't'lc invcntrtrt'(LCf ) scbagai fase kedua dalan-r lili, c.r'c'le or,rc,s,r/rrerrl (LCA) adalah fase yang paling kornplcks dan nrcughabiskan banyak rvaktu (LISEPA, 2006). LCI bcrttrjuan untuk nrcrrgkuirrrtifikasi aliran bahan dan energi sclta crnisi yang tlilcllaskan'ke lingkungan rlari sistcrn yang cliatrtati (lSO l4(141, 1998). Olclr karcrra itu as;rck kunci dalam LCI adalah
yang diusulkan terhadap karakteristik sarnpah
yang dikelola di wilayah KARTAMANTUL. KARTAMANTUL (Yogyakarta, Sleman, dan Bantul) adalah wadah dalam bentuk Sekretariat bersama yang salah satu fungsinya melakukan
koordinasi pengelolaan sampah bersama di wilayah Aglornerasi Perkotaan Yogyakarta (APY) tcrsebut. APY saat ini mcmanfaatkan TPA Piyungari untuk fasilitas pcngelolaan sampah.
I\{ETODOLOGI Scsuai dcngan tujuan dari pcnelitian, nrctodologi yang digurrakan nrengikuti prosedur LCA. Struktur dari LCA tcrdiri dari cmpat fase
80
J. MANUSIA DAN LINGKUNGAN
(lSO 14040, 1997) : ( l) penentuan tujuan dan ruang lingkup yaitu rnenentukan tujuan studi, unit firngsi dan batasan sistem demikian pula pilihan pcngolahan yang dibandingkan; (2) Lifb c.r'r'le inventrtrv (LCI) bertujuan untuk rnengidcntifikasi dan mengkuantifikasi aliran baharr, energi dan emisi yang dilepaskan ke lingkrrngan. (3) Li/b cyle impact assessment (t-(-lA), rnengklasifikasikan data LCI ke
dalarr kategori dampak dan digabungkan schingga diperoleh suatu indikator kategori danrpak. Inclikator-indikator tersebut mere-
prcscntasikan potensi dampak lingkungan tcrhadap katcgori dampak. (4) Interpretation, bertujuan untuk mengidentifikasi dan mengevalrrasi informasi dari hasil LCI dan LCIA sesuai dengan tujuan dan mang lingkup yang telah ditentukan.
Penentuan Tujuan dan Ruang Lingkup
Tujuan dari penelitain ini adalah mengcmbangkan informasi untuk membandingkan berbagai peluang skema sistem pengelolaan sampah untuk sampah yang dikelola di wilayah KARTAMANTUL. Adapun unit fungsi (ul) sebagai ukuran yang dijadikan acuan untuk melakukan perhitungan ditetapkan per satu ton sampah yang dikelola tahun 2008. Sistem hanya dibatasi pada proses pengolahan dan perluasan sistem hanya untuk
mcnun.jukkan kompensasi dari energi yang dihasilkan. Batasan sistem dituniukkan dalam
Garlbar l. Sebagaimana yang ditunjukkan dalam Garnbar l, skema pengelolaan sampah tidak
hanya bcrfungsi untuk mengolah sampah tetapi ,juga memproduksi energi listrik. Encrgi listrik yang dihasilkan diasumsikan untuk rnenggantikan produksi listrik secara konvcnsional dalam junrlah yang ekuivalen. Olclr karcna itu pcnghindaran emisi dari produksi listrik konvensional dilibatkan dengan rncngurangkan ernisi ini dari ernisi yang dihasilkan skerna. Dalarn hal ini, produksi
listrik pada jaringan .larva Madura Bali (JAMALI) diasumsikan cligantikan terutama
Vol. 17, No.2
berat 27,690 (diolah dari data statistik PLN 2006) (PLN,2008). Faktor emisi daricampuran bahan bakar tersebut diperoleh dari literatur (Diaz and Warith, 2006).
Proses-proses yang dilibatkan dalam model ini adalah insinerasi, gasifikasi, dan anaerob ic digestion. Adapun skenario-skenario
yang dipertimbangkan meliputi : landfilling sebagai skenario dasar (skenario 0) yang merepresentasikan pengelolaan saat ini dan lima skenario alternatif yang diusulkan : landfilling dengan pemungutan energi sebagai skenario l, kombinasi antara anaerobic digestion dengan insinerasi sebagai skenario 2, kombinasi antara anaerobic digestion dengan gasifikasi sebagai skenario 3, insinerasi
langsung dari aliran sampah sebagai skenario 4, dan gasifikasi langsung sebagai skenario 5. Tabel I menunjukkan distribusi sampah yang diolah pada masing-masing skenario.
Ltfe Cycle Inventory Tahapan ini melibatkan dua aktivitas utama; pengumpulan data dan perhitungan melalui pengembangan model. Pengumpulan data meliputi pengumpulan data karakteristik sampah dan data yang diperlukan sebagai parameter-parameter model. Data karakteristik yang berkaitan dengan komposisi komponen-
komponen sampah dikumpulkan melalui pengamatan langsung di TPA Piyungan. Adapun pemeriksaan laboratorium dilakukan untuk menentukan analisis proksimat, ultimat, dan nilai kalor komponen sampah (Tabel 2). Model LCI untuk melakukan perhitungan dikembangkan dengan menggunakan suatu vektor yang mengandung semua informasi tentang emisi ataupun produk yang mungkin. Setiap metode pengolahan mempunyai suatu vektor sebagai parameter model yang terkait
dengan emisi ataupun produk. Vektor ini adalah multi dimensi di mana masing-masing dimensi berkaitan dengan emisi atau produk tertentu. Setiap aliran massa (kg) dalam proses harus dikaitkan dengan vektor, v, yang dinyatakan dalam rnassa (kg ernisi/kg rnasukan)
yans diproduksi dcngan bahan bakar fosil: gas
atau satuan lainnya (rnis : nrr CH./kg VS, kg
alarrr 18.74oh, batubara 53.57oh, dan rninyak
polutan/kWh).
8l
GUNAMANTA, M.: LIFE CYCLE ASSESSMENT
Juli 2010
Lingkungan
I !- t;;r"eL**;;" Pengumpulan
Lr ;
-rr
vvi-
J Landfilling dengan dan
Gasifikasi
lnsinerasi
tanpa pemungutan energi
-
Landfilling Sistem Kompensasi
Energi
Gambar l. Batasan sistem model (diadopsi dan dimodifikasi dari Diaz andWarith,2006) Tabel
l. Distribusi
Sistem Pengelolaan Sampah
sampah yang diolah pada masing-masing proses dalam sekenario Jumlah sampah yang diolah (ton/tahun)
Skenario
01
Landfilling Landfilling dengan pemungutan energi lnsinerasi
Skenario
146000
Skenario
Skenario
Skenario
Skenario
2
3
4
5
18250
8250
1
8250
18250
146000 127750
54750 54750
Gasi{ikasi
Anaerobic Digestion
1
73000
Pcrnyataan berikut menunjukkan suatu vcktor, v, dimana beban lingkungan dan produk digabungkan bcrsarna:
kg I ks
nt' Ikg /r,q I ktrI'h du
127750
23000
terkait menghasilkan jurnlah emisi atau produk P dari proses terkait. Emisi gas CO, CO, CH4, NrO, NO2, NH3, SO2, H2S, HF, HCl, dan NMVOC telah dipilih sebagai beban lingkungan. Data parameter-
parameter yang diperlukan dalarn model diadopsi dan dikembangkan dari berbagai literatur. Pada bagian berikut diuraikan analisis secara teknis dari proses berkaitan dengan
parameter-parameter yang telah ditetapkan
Alilan massa M (kg) atau cncrgi E (kw) dari suatu proscs cli kalikan dcngan vektor
dengan mengacu pada rnasing-tnasing skenario
yang diusulkan.
J. MANUSIA DAN LINGKUNGAN
82
Vol. l7,No.2
Tabel 2. Karakteristik aliran sampah yang dikelola di wilayah KARTAMANTUL Parameter Kornposisi"...
Satuan
9,t'
berat
Prastik
glf.ii:: 6IOWASIe
t4,69
60,99
Kayu
Kertas
Karet Tekstil
dan
Kulit 2.18
6.46
5.32
I l1
Pem-
balut 2,74
Analisis Proksimat
17,89 82,11 88,09 7.84 4.07
Kadar air
'Zo
berat
Total solid (TS)
"/o
berat
Vrlatrle. rrtattcr lVrn) Abu
%bk %bk
Karbon tctap (FC')
9/o
bk
Annlisis IUtimot
','o
bk
Cl-bio
%, bk
Cl_ftrsil
,%
bk
61.44.
(l
o,ri,
bk
6l
H
%bk %bk %bk %bk
N S
o
grlkg
CI
Nilai Kalor
GJ/ton
84,83 15,17 64,64 29,49 6,89
40,l5 59,85 67.74 8, l2 24,15
38,93 61,07 44,94 35,90 19.26
41,72 58,28 82,84 4,83 12,34
8,43 91,57 55,88 42,90 1,23
25,77 74,23
g5,l
I
9,23 5,66
0.00
0,00
40.4
t5
,44. 40,4 t 5 7.37* 6,260 0,00 4,765 0,00 0,430 23,35' 19,65 1,59 10,27 30,70 2,26
44,530 32.53-' 0,8
44.530
5,560 2,680 0,120 39,00 3,705 2,42
r
..
33.340. 5,310
r,980 0,320 23,25 0,79 12,4
35,27.', 32,26.'
19,06"'
I.' 2.29" 34,49"' 58,780 46,32' 53,56 3,840 5,7 l', ,17 1,840 3,81' 0,12 0,1 30 0,13' 0,00 30,59 3,68' 29,96 4,53 9,58 3,04 130,34 25,45 l3,gg
23,5
7
Surnber : pcnelitian rnr
*
Tchobanoglous et al. (1993) dengan penyesuaian terhadap kadar abu hasil pengamatan; *+* Bjarttadottir et al. (2002)1 **** Sisanya adalah logam, gelas. bahan berbahaya dan inert.
Skenario 0. Produksi gas landfill diestimasi dcngan menggunakan rnodel LandGEM yang mcnyediakan alat estimasi untuk mengkuantifikasi produksi gas landfill dari landfill. Modcl LandGEM adalah rnodel dekomposisi orde satu yang mengestirnasi laju gas landfill berdasarkarr potensi kapasitas methan (Lo
mr CHr/torr) yang dihasilkan dari sampah dan la.jtr pcmbusukan k (thn-r). Masukan yang cliperlukan dalarn model ini adalah tahun land.l'ill dibuka dan ditutup, jumlah sampah yang ditimbun pcr tahun, nilai lokal konstanta la-ju timbulan methan (k), potensi kapasitas mcnghasilkan rnethan (Lo). Dalam pcnclilian ini k (thn'r) clitcntukan mengacu pada nilai yang ditetapkan IPCC sedangkan Lo clitcntukan sebagai fungsi dari kandungan DOC (l)t'grutlahle organit' c'urlton). DOC clitentukan bcrclasarkan kandungarr C-bio dari kornporrcn-kornponcn san'lpah. Estimasi Lo dilakukarr clcrrgan rrcnggunakarr rnodcl IPCC
(lP('('.
2(X)6)
**
IPCC (2006);
Model LandGEM hanya mengestimasi produksi gas-gas yang terkadung dalam gas landfill tidak mengestimasi emisi dari gasgas tersebut ke atmosfer (USEPA, 2005). Oleh karena itu methan yang diemisikan dihitung berdasarkan pada estimasi produksi rnethan dengan mempertimbangkan jumlah methan yang teroksidasi. Artitrya, emisi ditentukan berdasarkan hasil dari perhitungan model LandGEM selanjutnya dikurangkan dengan jurnlah methan yang mengalami oksidasi. Dalam skenario ini l0% dari methan diasumsikan mengalami oksidasi pada penutup perrnukaan I andfil I (IPCC, 2006). Kandungan gas methan dalam gas landfill diasumsikan 50% sedangkan konsentrasi gasgas lainya seperti CO. [{,S, NMVOC ditentukan berdasarkan konsentrasinya dalarn gas landfll sesuai dengan yang ditetapkan dalam model
LandGEM. Emisi gas lainnya (HCl dan HF) yang tidak dicstirnasi dalarn nrodel LandGEM.
En-risi-ernisi tersebut ditentukan dengan
Juli 2010
GUNAMANTA. M.: LIFE CYCLE ASSESSMENT
rncnggunakan faktor ernisi berturut-turut 6 dan 2 rng/(mrgas landfill) yang diperoleh dari Manliedi ancl Christensen (2008). Emisi dari pcralatan berbahan bakar diesel yang digurrakan dalam operasional landfil/ untuk penycbaran dan pemadatan sampah dihitung dengan mcnggunakan faktor emisi dari Diaz ond Warith (2006). Mengingat ernisis dari gas landfillterjadi dalarn rcntang waktu yang lama maka analisis dilakukan hingga periode 100 tahun ( termasuk 30 tahurr rnasa operasional land.fi//). Emisi
dilritung dengan mengintegrasikan potensi cnrisi sclarna 100 tahun. Hal ini konsisten dengarr Diaz ond Warith (2006) dan Manfredi
cncl Christensen (2008). Cara penentuan ini jug" clilakukan pada skenario-skenario lainnya baik dengan tujuan penggunaan metode Iundfill scbagai proses utama maupun untuk
83
(250 mg/MJ) diadopsi dari Baky andEriksson
(2003) sedangkan HCI (38 mg/Nrnr), SO, (6 mgiNmr) diadopsi dari McDougall et al., (2001). Adapun faktor emisi pembakaran gas landfil/ dalarn nyala api terbuka meliputi CO (39,7 g/kg), NOx (162 mg/kg), dan SO, (931 mg/kg) diadopsi dari Bjarnadotir et al. (2002). Emisi CO., baik yang dihasilkan dari pembakaran biogas dalam turbin gas maupun dalam nyala api terbuka tidak dipertimbangkan
berkontribusi dalam efek gas rumah kaca (Cherubinni et aI.,2008). Emisi dari operasional
landfill ditentukan dengan cara yang sama dengan skenario 0. Kebutuhan energi internal mengacu pada Boer et al. (2005). Skenario 2. Kombinasi antara pengolahan
diclasarkan pada hasil estimasi jumlah produksi
ini menyandarkan pada fasilitas pemilahan unhrk memisahkan fraksi organik biowaste sampah dengan fraksi lainnya yang dalam penelitian ini disebut fraksi bahan mudah dibakar demikan pula terhadap logam, gelas, bahan berbahaya, dan inert. Fraksi organik biowaste terutama terdiri dari sisa makanan, daun dan rumput. Adapun plastik, kertas, kayu, tekstil, karet dan kulit serta pempes dan pembalut dikategorikan sebagai bahan yang mudah dibakar karena mempunyai nilai kalor yang tinggi. Fraksi organik biowa.ste yang telah
gas loncl/i// dengan menggunakan model LanclGEM. Gas landfill (biogas) selanjutnya digurrakarr untuk menggcrakkan turbin gas
anaerobic digestion untuk menghasilkan biogas dalam proses yang terkendali.
pengclolaan sampah sisa dan limbah padat dari sisa pcngolahan utama. Skenario l. Dalanr skenario ini, 50% dari gas lurrd/i// diasumsikan dikurnpulkan dan diolah untuk rnenyinggkirkan H,S sehingga dipcroleh gas lundfill yang kaya CHl 97oA.
Pengumpulan dilakukan pada tahun ke I I hingga tahun ke 40 (termasik l0 tahun pasca operasional landfill). Pertimbangan ini
dalarn upaya menghasilkan listrik dengan kapasitas yang diterrtukan. Kandungan energi dalarrt biogas dcngarr CH497oh ini ditetapkan 36,(r M.l/rn' (Murphy ond Powcr, 2007) dan cffcsicnsi konvcrsi nrcn.jacli encrgi listrik ditclapkan 30% nlcngacu pada asurnsi yang digurrakarr olch Liarnsanguan arrrl Gheewala (2001't) l5qi, clan ('hcrrubini ct al. (2008) 28oti'. Kclchiharr biogas clibakar clan dilcpaskan larrgsung kc atmos{-cr. Donikiarr pula sisa clari bit-rgils yang ticlak clikurnpulkarr 109/n di arrtlrarrya tcroksiclasi rlarr sisarrya dilcpaskarr lrrrrgstrrre kc atnros{br.
Faklor crnisi rlari 1'rc'rnbakararr biogas rlallrrt tur'birr gits tlcliptrti ('lJ, (430 rng/M.l). N( )r ( 100 rng/l\4.f ). N l\{V( X' (4 rrrg/M.l). C0
secara anaerobik dengan insinerasi. Skenario
dihancurkan ditemskan ke fasilitas pengolahan
Produksi biogas dikaitkan dengan effesiensi
konvcrsi biodegradabilitas volatile solid (biodegt'odohil i t.t, t,ctlat i le,sol id distroved) (Tchobanoglous ct al., 1993) dan Murphy and McKcogh (2004\. Komposisi CHo dalam biogas diasumsikan 60%n. Scbagaimana dalanr
skenario l, CH4 dalanr biogas ditingkatkan konsentrasinya dengan menyingkirkan gasgas inrpuritis scbclurn digunakan untuk menggcl'akkan turbirr gas hingga konsentrasi CH
497o1,.
Ellesiensi konversi energi ditetapkan
tcrhadap kandungan cnergi dalarn gas clan kcbctuhan cncrgi internal 37o/, dari crrcrgi listrik yang dilrasilkan (Bo{ensson ancl Borglurrd. 2006). Adapurr kchilarrgarr biogas karcrra kel'rocoran diasurrrsikan l0% (Baky ancl
4001.'
84
J. MANUSIA DAN LINGKUNGAN
Eriksson, 2003). Faktor emisi dari operasional
sistcm ernuerohic cligestion dialokasikan bcrdasarkan kandungan total solid. Faktorfaktor cmisis terscbut rncliputi CO,, ( l5), CH4 (4 kgiton TS), NOx (46 kg/ton TS), CO ( I I kg/ton TS). NMVOC (3 kg/ton TS) (Borjesson cl Llor$ u nd, 2006). Fraksi bahan mudah dibakar dari sampah ditcruskan ke fasilitas sistem insinerasi dengan
an
pemungutun encrgi listrik. Energi listrik yang clapat dipungut dari insinerasi dihitung berdasarkan kandungan lower heating value (LHV) dalam sampah sesuai dengan effesiensi pemungutan cnergi yang telah ditetapkan dan dikurangkan dengan kebutuhan internal (Ribber et al.. 2008). Effesiensi insinerasi diasumsikan 18 ol, clan kcbutuhan encrgi internal l5o/o dari
energi listrik yang dihasilkan (Murphy and McKcogh, 2004). Estirnasi jurnlah ash yang dilrasilkan baik hottont asA maupun as& dari pengolahan flue gd,r nrengacu pada Sundqvist ( 1 999). Faktor ernisi CO2. SO2, NOx, NrO. Nllr. dan H('l dari insinerasi ditentukan dengan pendckatan product-reloted sedangkan CO dan NMVOC ditentukan dengan pendekatan pro(ess-reluted (Sundqvist, 1999). Data koc{isien transfer untuk Cl, N, Cl, dan S yang dipcrltrkan mengacu pada tcknologi grote dcngan sistenr pemurnian gas yang diperoleh dari t{ellwcg et al., (2001). Skenario 3. Dalanr skenario ini proses insincrasi dalarn skcnario 2 digantikan dengan gasifikasi. Elfesicnsi gasilrkasi diasumsikan 34'11, tlan kcbutulrarr crrcrgi internal 20o/, dari cttcrgi listril< yang dilrasilkarr (Murphy arrrl McKcoslt. 2(X)4). Irstirnasi .jurlalr t'hor yang clilrasilkrrrr clitclrtukarr bcrclasat'kan karbon tclrrlr" rrtrrr. tlan karhorr rlalanr volotile molter yafrs tirlirk (crkonvcrsi (.lurrg onel Fontana,. '[r'krrologi gasi{ikasi aclalalr tcknologi 2007 ). yang bclurn banyak diaplikasikarr clalarn 1-rcngclolaarr satnpah (llalgionro ct al., 2003) sclrirrgga kctctscdiaarr tlata tcrutarna yang bcrkaitan tlcrrsarr cstirnasi cnrisi tlari tcknologi ini .irrga trrirsilr tcrtratas. Olch karcrra itu hanya clrrisi ('( ). ('( ).. SO.. l l-S. NO. vang clitcntukatr rlar i proscs irri [)alarn hal irri {aktor cnrisi ('O." SO.. ll,S. NO, rlari gasifikasi clitentukan
Vol. 17, No.2
dengan pendekatan product-related yaitu menggunakan koefisien transfer C, S, dan N pada tekno logi The rm os e I c e t y angdiperoleh dari
Hellweg et al. (2001). Adapun CO ditentukan dengan cara yang sama seperti halnya pada insinerasi.
Skenario 4. Dalam skenario ini sampah diarahkan langsung ke fasilitas insinerasi tanpa
melalui pernilahan. Effesiensi konversi dan faktor konversi ditentukan dengan cara yang sama seperti insinerasi pada skenario 2. Skenario 5. Dalam skenario ini sampah diarahkan langsung ke fasilitas gasifikasi tanpa melalui pemilahan. Effesiensi konversi dan
faktor konversi ditentukan dengan cara yang sama seperti gasifikasi pada skenario 4
Ltfe Cycle Impact Assessment (LCllt) Data inventori yang dihasilkan dari model diklasifikasi ke dalam kategori dampak pemanasan global, asidifikasi, eutrofikasi, dan pembentukan oksidan fotokimia. Emisi gas CO' CH4, CO, NOx dikelompokkan ke dalam emisi-
emisi yang berkontribusi terhadap kategori dampak pemanasan global; H2S, HCl, HR SO2, NOx dikelompokkan ke dalam kategori dampak
asidifikasi; NOx, NH, dikelompokkan ke dalam kategoridampak eutrofikasi;dan CO, NOx, dan
NMVOC dikelompokkan ke dalam kategori dampak pembentukan oksidan fotokimia. Selanjutnya indikator kategori darnpak dihitung sesuai dengan faktor ekuivalensinya. Indikator kategori darnpak pen'ranasan global dinyatakan dalarn CO: asidifikasi dalam SOq "k,,i',nr",,, "kuin"r"n, eutrofikasi dalarn PO., dan pembentukan "r,,,i.nr.n,
oksidan fotokirnia dalarn ctilena et al., 2001).
ckui'arcn
(Guine
HASII, DAN PEMBATIASAN Data invcrrtod crnisi tidak diturlukkan dalam
rnanuskt'ip ini nrcngingat kcterbatasan ruang. Potcnsi danr;rak dari rnasing-masing skenario dihrnf ukkan dalanr (iarnbar 2. Kontribusibersih
clipcrolclr dengan nrcnjunrlahkan kontribusi clari rnasing-rnasing aktivitas yang terlibat dalam
skenario darr pcnghinclaran karena pcrnungutan energi.
GUNAMANTA. M.: l,-lFE CYC[-E ASSESSMIlN'l'
Juli 2010
It-s
Potensi Pemanasan Global (Global Warming Potentiol, GWP) Gambar 2a menunjukkan perbandingan dari skenario-skenario dan kontribusi setiap
skenario, 5 (-2,1968 kg SO,.*/uf), 4 (-l ,42()7 kg SO,_.ulul),2 (-0,8690 kg SO'-.r/ut), clan I (-0,0669 kg SO, Pacla skenario 2 clarr 3 "*/uf). (AD)
proses dalam setiap skenario terhadap potensi
kontributor utarna terhadap AP. Walaupurr dernikian, penghindarau tcrhadap AP yang diperoleh sebagai kompcnsasi dari produksi energi melampaui yang dikontribusikan skema ini sohingga kcdua skcnario tcrsebrrt rnemberikan pcnghindaran tcrhaclap A['. Demikian pula halnya dcngau skcnario 4 clau 5 penghindaran terutarna dikontribusi olch kredit AP sebagai kornpensasi dihasilkannya energi listrik. Dalam aspek indikator potcnsi asidifikasi, skenario 5 rnenunjukkan kincrja
pemanasan global. Kontribusi terendah ditunjukkan oleh skenario 4 (61,3772 kg CO, diikuti oleh skenario 2 (154,6398 "u/uf) kg CO,.u/uf), dan I (214,2085 kg ClO,, "u/uf). Walaupun demikian ketiga skenario tei'scbr.rt menunjukkan mitigasi GWP dibandingkan dengan pengelolaan yang ada saat ini (skenario dasar) berturut-turut 83,60yu, 58,687o, dan 42,760/0. Nilai negatif yang ditunjukkan pada skenario 5 (- I 67 ,9816 kg CO, dan 3 "u/uf) (-49,3280 kg CO' rnenunjukkan adanya "u/ufl penghindaran terhadap GWP. Pcnghindaran terhadap GWP dari skenario-skenario tersebut terutama dikontribusi kredit GWP sebagai kompensasi dari dihasilkannya energi listrik (Garnbar 2a). Brla perhatian hanya ditbkuskan pada indikator GWP skenario 5 merupakan pilihan terbaik. Potensi Asidilika si (AsiiliJication Potential,
AP) Semua skenario alternatif rnenunjukkan
penghindaran terhadap potensi asidifikasi (AP) (Gambar 2b). Penghindaran tertinggi terhadap potensi asidifikasi ditunjukkan oleh skenario 3 (-2,8135 kg SO, diikuti oleh "*/ut),
proses anaerobic' clige.stir,rl
mcnrpakan
terbaik.
Potensi Eutrofikasi (Eutrophicatiotr Potential,, EP) Seperti halnya pada potensi asidifikasi, semua skenario alternatif rnenun.jukkan penghidaran terhadap potensi eutrofikasi (EP) (Gambar 2c). Penghindaran tertinggi ditunjukkan oleh skonario 5 (-0,l6ltt kg POr ek/ut) diikuti oleh skenario 3 (-0,1467 kg f'}Or ek/uf), 4 (-0,0787 kg PO*_ek/ut), 2 (-0,07ti2 kg PO*elc/uf), dan I (-0,0012 kg P0._ck/uf). Proses AD memberikan kotribusi terbesar pada skerrario 2 {0.4536 kg PO*_ek/ut) dan 3 (0,4536
kg PO._ek/ufl, walaupun demikian krcdit EP yang diperoleh clari produksi listrik mclarnpaui
troo.0000 404)
oo00
I
200 0000 o 0000
200 0000 400.o000 600 0000
ln
rH
O
H
I
t_ I
Sketrarb
Skenarrr
Skeoari)
.H,
o.oooo
20 4454
26tt 9125 4ri8
tAo
0 0000
o oo00
:t2 5994
o
0 0000
ohr I LtE trtF
:lilt o o00o .\/A 2tt't4
ooo(-)
0 0000
H.
.t6/
t2!J9
:J2
6/06 289 !r4ri{t
599.t
0
0000
51 5
4riob
0 (k)00
':i,:;',,il:L':]:i:,1"
{xxx) tt u2]o 22 t0'J5
a At) O G.AS
o }'t)
Itf;t OLF
::J4 tig:r9 r)
Sf.,t,r't,,"*'."-, ul.3{ ul,3
E Riilgl!rxlar;ilr
2
1
E liirUlrrxlaran
O GAS
mffi
.r1
9t,59
.15
/:J/5
Gambar 2a. Kontribusi proses pada nrasingtnasing skt'nario terhatlap potensi penranilsan gklbal ((;WP)
O
ilrglrilJdrril
.
AIJ
U
tlllo
I' I I i6
S1.,.n.,
flriJl[trl.ildrr
ln() O ('AS
o l.t(l
arft. otl
Sf,l,,n,u, 5
.l
,lnl'l
5.lU/8
I tilr).
O GAS
o lMl
tltf: utt
(ianrbar 2b. Kontribusi prosos ;lrtla rttitsittgruitsing skcrtlrio tcrhltlap ptotcltsi lsitlitkusi (.\P)
J. MANUSIA DAN LINGKUNGAN
86
0.3000
o 2000
0 2000
o 0000
0.1000
lt.t
-0.4000
0,12
a At)
Skenario
-o 5000
I
3
-0 5394
-o.6062
-0.0959
-o 1706
I 0.oooo o o00o u 0000 0.0000 o oo0o o.oo55 . ooo24 ooooo I
o.asoo
0 4536
0.0000
0.0000
o.ooo0
0 0054
0.0000
0.0054
0.oo73
0.0000
0.0168
0.0000
o.oo00
0 0000
0.0000
0.0000
ooool
0.0005
o.0004
o0oo
o.oooo
lo lo tungttitrm 0.00m
I !
i
JI ID tr GAS
l
i
tNc LFF
ELT
iSksarb Skenrb
SlGmrb
I
0.oooo -0.0068 I o
OGNS
oin lr ls
0.0034
Ganrbar 2c. Kontribusi proses pada masingmasing skenario terhadap potensi eutrofikasi (EP)
-
1o,"" 1.,-r,
-0.3000
Skenarb Skenario Skenario
funqhindaran
GAS
lo.*
,0.2000
o 6000
a Penghindtren
]roo
-0.1 000
0.4000
LF
I
0.0000
0 2000
o I
No.2
0.4000
0 4000
Gl
17,
0 5000
o 6000
.0 8000
Vol.
r-FE
lr
i i i I
1
1
-0.0084
-0.r r83
0.00m
0
0m0
0.0000
o oooo
0.0000
0.0000
q0000
0.0000
9msr
o.oom
0.3924
0qq
0.4097
0.0000
0.(X59
Gambar 2d. Kontribusi proses pada masing-masing skenario terhadaP
potensi pembentukan oksidan forokimia (POP)
luntl/'illing tanpa pernungutan energi, LFE = land.filling dengan pemungutan energi, INC= insinerasi,
:
gasifikasi,
AD:
anaerobic digeslion.
Gambar 2. Kontribusi proses pada masing-masing skenario terhadap potensi dampak kontribusi tersebut sehingga kedua skenario terscbut mcnunjukkan penghindaran terhadap EP. Dcmikian pula halnya dengan skenario 4 darr 5, pada kedua skenario ini kredit terhadap potensi eutrofikasi yang diperoleh dari produksi listrik lebih besar dari yang dikontribusikan baik oleh proses pengolahan insincrasi (0,0168 kg POo_ek/ufl) maupun gasifrkasi (0,0054 kg POo_ek/ufl. Bila indikator potcrrsi cutrofikasi mcnjadi pertimbangan utarna rnaka skenario terbaik ditunjukkan oleh skcnario 5.
Potensi Pembentukan Oksidan Fotokimia (Photoclremical oxidant potential, POP) Skcnario I rnenunjukkan kor-rtribusi positif (0,3840 kg ctilcna_ck/uf) tcrhadap potensi oksitlan fotokirnia (POP) di nrana terutama dikorrtribtrsikan oleh aktivitas land/'illing. Aclaprrn skcnario 2,3, 4, dan 5 rnenunjukkan pcnglrindaran tcrhadap POP. Skenario 5 (-0. I 5 85 kg ctilcna_ck/ufl menunjukkan pcnglrinclat'arr tcrtinggi diikuti olch skenario 3 (-0.1532 kg ctilcna_ck/ul-), skenario 2 (-0.0702 kg ctilcna ck/ufl. clan skcnario 4 (-0.0(r7l kg ctilcrra _ck/ul). Proscs pcngolahatr
anaerobic digestion (AD) menjadi kontributor utama pada skenario 2 dan 3 (Gambar 2d). Walaupun demikian, kredit EP yang diperoleh
melampaui kontribusi dari aktivitas lainnya sehingga kedua skenario ini memberikan penghind aran terhadap EP. Demikian pula halnya dengan skenario 4 dan 5 kredit potensi pembentukan oksidan fotokirnia lebih besar dibandingkan dengan yang dikontribusikan baik oleh proses pengolahan insinerasi maupun
gasifikasi langsung termasuk Iandfilling (Gambar 2d). Bila potensi pembentukan oksidan fotokimia rneniadi perhatian utama rnaka, kine{a terbaik ditunjukkan oleh skenario 5.
Analisis Sensitivitas Arralisis variasi komposisi bahan organik pada aliran sampah KARTAMANTUL dilakukan dengan mengiktrti pola variasi
,
dan 70olr. Adapun fraksi lainnya rncngikuti secara proporsional dari kondisi awal. Hasil simulasi mcnunjukkan 50oh, 55nlr, 60,99oh, 650
balrwa variasi fraksi organik sampah tidak rnempengaruhi urutan tcrhadap kinerja lingkungan (GWP).
Juli 20l0
GTJNAMANTA, M.: LIFE CIYCILE ASSESSMENT
KESIMPIJ[,AN LCA tclah digunakan sebagai alat untuk rncnilai dan rncmbandingkan berbagai skema pilihan sistcnr pcngclolaan sampah yang dikclola di wilayah KARTAMANTUL, Propinsi D.l. YOGYAKARTA. LCA diaplikasikan nrclalui pcngernbangan rnodel LCI sebagai tahapan kcclua clalam LC'A. Hasil dari studi Inenunjukkan bahwa
Boer, D.E., Boer, D.J.. and Jager, J. 2005. Waste
Monagemenl Planning crnd Oplirnisalion - Ilsrtclhooli ./br L4unicipal Waste P
iIi
tv Ass essment
Wa.ste Managentent S-vslenrs.
Ibidern
Vcrlag, Stuttgart. Germany.
Borjesson, P., and Borglund, M. 2006. Environrnental systerns analysis of biogas systenrs-Part I: Fuel-cycle etnissions. Bioma,ss and Bioenerg.v-. 30.
:
rnanasan global, cutrofikasi, dan pcmbentukan oksidan fotokimia skenario 5 (Casifikasi + Landfillinq) diternukan rnenunjukkan penghindaran tcrtinggi bcrturut-turut - 167,9816
CO2_ck/uf, -0,161 8 PO4_ek/uf, -0,1618 ctilenc_ck/ufdiikuti oleh skenario 3 (Gasifikasi t Anuerobic' digestion I Lundfilling). Dalam hubungannya dcngan potensi asiditikasi skenario 3 (-2,81 35 SO,_ek/uf) ditcmukan rncnuniukkan penghindaran tertinggi diikuti olch skenario 5 (-2,7968 SOr_ek/ul). Data-data obycktif bcrkaitan dengan potcnsi darnpak dari berbagai skcnario alternatil'pcngelolaan sampah untuk energi telah dipcroleh dcngan mengaplikasikan LCA. Oleh karena itu, sejalan dengan literatur hasil yang dipcrolch pada pcnelitian ini rnenunjukkan bahrva LCA dapat ditcrapkan pada sistem pengclolaan salnpah scbagai alat pcnunjang
469*185 Cherubini, F., Bargigli, S., and Ulgiati, S. 2008. Lif'e Cyclc Assessment oI Urban Waste
Managcment : Energy Performances and Environmcntla Impacts. The Case of Rome , Italy. Waste Management. XXX. XXX-XXX. ELSEVIER Dtaz,R., and Warith, M. 2006. Life assessment of municipal solid 'rvastes: Developrnent of the WASTED model. Waste Monogement. 26. 886-90 I Eriksson, O., Frostell, 8., Bjorklund, A., Assefa, G., Sundqvist, J, O., Granath, J., Carlsson, M., Baky, A., and Thyselius, L. 2002. ORWARE-a simulation tool
for rvaste Management. Resources, ('onservalion and Rec.vcling 36. 287307
(iuinee, J.8.. Gor6c. M.. Heijungs. R., Huppes, G.. Kleijn, R.. van Oers, L,, Wegener
Slceswijk, A., Suh, S., Udo de Haes, H.A., de Bnriin, H," van Duin, R., and Hui.jbrcgts, M.A.J 2001 . Life Cycle A,;,re,;,sment: Art Operotional Guide to lhe L\O Startdords. Klurver Academic Publishers. Dordreclrt (Hardbound, ISBN I -4020-0228-9 ; Paperback, ISBN l-4020-0557-1. Lcidcn. Nctherlands.
kcputrrsan.
DAFTAR PUSTAKA
ol ()rgtrrtit'
rognos is an d Sus ta inah
of
Dalam kaitannya dengan potensi pe-
Baky'. . itttcl [:rik sson. O. 200
87
3 . .Sr'.s/cnr,4 n o I.t'.s i,s
hlunogernenl in [)utrrturl;. Environmcntal Project No. l{22. l)anish llnvironmcntal Protection lVu.s(e
Agcncy.
[]clgiolrro. V.. Dc Fco. (i.. Rocca, Cl.D., ancl Napoli. R.l\',I.A. 2003. Irncrgy from gasil'ication of' solicl lvastcs. Illu.ste lftuttt,gt'tttotf. 23 I I5 I}.jurnaclottir H.l., (iu0ttrrrnrlur Il.. Frir)r'iksson.. .loltttscn'f.. anrl Slctscn... Il. 2002. (itrirlalirtc.s fitr lltt'tt,sc o/ LCrl in lltt, )r'(/,r/(' ntdn(tgctn(nl .r(r'Iot'. Norcltcst Ilcpolt TR 5l 7. I-'irrland.
Hcllwe-u. S.. Hofstctcr, 8.T,. and Hungerbuhler,
K. 2001. Modcling waste incineration {or lil'c-cyclc invcntory analysis in Sivitzcrlaucl. Errll rutnnrentcrl A.lodeling t 6. 219*235. 200 1
trttd,4.s.se,t.\ttlen
.
IP('L'.2006. 200(t IP('(- (]ttideline.s for iYoliortctl (]rcutltou,s<' Grr.s Itrvertlrtries.
I(ifiS lSo
.lapau.
14040, 1997 . Ertvirorttttt,rtkrl lvluttogentenl - I tl, ('t'cIt',,1,t,r(',t'.s/n('ttI - Prittt'iples ctnd
J. MANUSIA DAN LINGKUNGAN
88
ew'ork. lntcrnational Standards Organisation, Gcncva, Switzerland, ISO I 4041. 1998. Envircnntentalmanagementlife c'.t,c'le ossessment-life cycle impact e,s se s s me n t. lnternational Standards Organisation, Geneva, Switzerland Jung. C.G., and Fontana, A. 2007 . Slow P.v-rutlvsi,s v^r Gas ification : ntass and cnerg.v balances using a predictive nndeL CEB Working Paper No. 071026 7007. Universitd Libre de Bruxelles - Solvay Business School - Centre Ernilc Bernheim ULB CP 145/01 50, avenuc F.D. Roosevelt 1050 Brussels - BIlLGIUM Kirkcby, J.T.. Birgisdottir, H., Hansen, T.L., Christensen, T.H., Bhander, G.S., and Hauschild, M. 2006. Environmental assessment of solid waste systems and technologies: EASE,WASTE. Waste lvfanagement & Research. 24: 3-15 KNLH, 2009. Undang-Undang Republik Indonesia No. 18 Tahun 2008 Tentang Pcngelolaan Sampah. Kementrian Lingkungan Hidup Repulik Indonesia I'-rcrm
2009. Jakarta. Liarnsangtran, C., and Gheewala, S.H. 2008.
The holistic impact of integrated solid rvaste management on greenhouse gas crnissions in Phuket. Journal ofCleaner Produc'tion. 16. I 865- I 871 Manlrcdi, S., and Christensen,, T,H. 2008. Environmental assessment of solid waste
landfilling technologies by means of LCA-rnodeling. Waste Management. XXX. . XXX_XXX
McDougall. F., Whitc, P., Franke, M., and Hindle. P.2001. Integroted Solid Wa,ste illarrugernenl A [.ifb C.t'rle lnventorl,.
Illackrvell Scicnce Ltd. United K
ingclorl.
Vol. 17. No.2
Murphy, J,D., and Power, N. 2007. A technical, econornic, and environmental analysis of energy production from newspaper in lreland. Waste Management. 27.
177-r92 Murphy, J.D., and McKeogh, E. 2004.Technical, economic and environmental analysis
of energy production from municipal solid waste. Renewable Energy. 29. 1043-1057
PLN. 2008. Statistik PLN. Perusahaan Listrik
Negara 2006. http//www.pln.go.id. Diakses tanggal l2 April 2008 Ribber, C., Bhander, G.S., and Christensen, T.H. 2008. Environmental assessment of waste incineration in a life-cycleperspective (EASEWASTE). Waste Management & Research. 26.96-103 Sundqvist, J,O. 1999. Lfe Cycle Assessment and Solid Waste Guidelines for Solid Waste Treatntent and Disposal in LCA. IVL, Swedish Environmental Research Institute Stockholm, Sweden. Tchobanoglous, G., Theisen, H., and Vigil,
S. 1993, Solid wastes Engineering Principles and management issues. McGraw-Hill. Singapore. Thorneloe, S,A; Weitz, K., and Jambeck, J. 2007. Application of the US decision support tool for materials and waste management. Waste Management. 27 : r 006-l 020. USEPA. 2005. Landfill gas emission model (LandGEM) Version i.02 Userb Guide. U.S. Environmental Protection Agency Office of Research and Developlnent Washington, DC 20460. USEPA. 2006. Life C1;gls Assessment Principles oncl P ract ic'e . U. S. Env ironmental
Protection Agency Cincinnati, Ohio 45268.
