PEDOMAN PERHITUNGAN KARBON UNTUK INDUSTRI PULP DAN KERTAS DALAM IMPLEMENTASI KONSERVASI ENERGI DAN PENGURANGAN EMISI CO 2 DI SEKTOR INDUSTRI (FASE 1)

KEMENTERIAN PERINDUSTRIAN BALAI BESAR PULP DAN KERTAS Jl. Raya dayeuhkolot No 132, Kotak Pos 1005. Bandung 40258 Telp (022) 5202980 & 5202871; Fax (022) 5202871

PEDOMAN PERHITUNGAN KARBON UNTUK INDUSTRI PULP DAN KERTAS DALAM IMPLEMENTASI KONSERVASI ENERGI DAN PENGURANGAN EMISI CO2 DI SEKTOR INDUSTRI (FASE 1)

PUSAT PENGKAJIAN INDUSTRI HIJAU DAN LINGKUNGAN HIDUP BADAN PENGKAJIAN KEBIJAKAN, IKLIM DAN MUTU INDUSTRI (BPKIMI)

2011

i

PEDOMAN PERHITUNGAN KARBON UNTUK INDUSTRI PULP DAN KERTAS DALAM IMPLEMENTASI KONSERVASI ENERGI DAN PENGURANGAN EMISI CO2 DI SEKTOR INDUSTRI (FASE 1) PEMBINA Menteri Perindustrian M.S Hidayat PENANGGUNG JAWAB Arryanto Sagala TIM PENGARAH Tri Reni Budiharti Shinta D. Sirait TIM PENYUSUN Ngakan Timur Antara Susi Sugesty Henggar Hardiani Sri Purwati Yusup Setiawan Heronimus Judi Tjahyono Rini S Soetopo Yuniarti Puspita Kencana Teddy Kardiansyah TIM EDITOR Sangapan Denny Noviansyah Yuni Herlina Harahap Juwarso Gading Wiwiek Sari Wijiastuti Patti Rahmi Rahayu DITERBITKAN OLEH Balai Besar Pulp dan Kertas Pusat Pengkajian Industri Hijau dan Lingkungan Hidup Badan Pengkajian Kebijakan Industri dan Mutu Industri DICETAK OLEH KEMENTERIAN PERINDUSTRIAN

ii

PEDOMAN PERHITUNGAN KARBON UNTUK INDUSTRI PULP DAN KERTAS DALAM IMPLEMENTASI KONSERVASI ENERGI DAN PENGURANGAN EMISI CO2 (Fase 1)

Edisi I. Jakarta : Kementerian Perindustrian,Januari 2011 vi + 79 hlm.

Disajikan dalam Bahasa Indonesia dan Bahasa Inggris

Alamat Penerbit: Kementerian Perindustrian Jl. Gatot Subroto Kav. 52-53 Jakarta Selatan 12950

ISBN:.............................

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga Pedoman Perhitungan Karbon Untuk Industri Pulp dan Kertas dalam kerangka Implementasi Konservasi Energi dan Pengurangan Emisi CO2 di Sektor Industri (PREP-ICCTF PHASE 1) ini dapat diselesaikan pada waktunya. Pedoman ini disusun untuk meningkatkan pengetahuan dalam pelaksanaan konservasi energi dan pengurangan emisi CO2 di sektor industri yang telah dibahas oleh unsur pemerintah, tenaga ahli dan praktisi. Diharapkan Pedoman ini bermanfaat bagi para pihak yang berkepentingan dalam menerapkan konservasi energi dan pengurangan emisi CO2 di sektor industri. Akhir kata kami mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan Pedoman ini.

Jakarta, Januari 2011 Badan Pengkajian Kebijakan, Iklim dan Mutu Industri Kepala,

Arryanto Sagala

iv

Ringkasan Eksekutif

Kementerian Perindustrian telah berkomitmen untuk menerapkan program konservasi energi dan pengurangan emisi CO2 di sektor industri, sebagai perwujudan kontribusi terhadap komitmen pemerintah untuk mengurangi emisi gas rumah kaca sebesar 26% tahun 2020. Strategi utama untuk mencapai tujuan pengurangan emisi CO2 pada sektor industri, adalah Implementasi dari Konservasi Energi dan Pengurangan Emisi CO2 pada sektor industri (Tahap 1) tahun 2010-2011. Pendanaan program tersebut didukung sepenuhnya oleh Indonesian Climate Change Trust Fund (ICCTF). Buku Perhitungan Emisi Gas Rumah Kaca ini membantu Industri Pulp dan Kertas Indonesia dalam estimasi perhitungan emisi dari operasional proses pembuatan pulp dan kertas saja, tidak mencakup perhitungan emisi dari peralatan transportasi. Perhitungan karbon mengacu pada beberapa protokol Gas Rumah Kaca yang dipublikasikan antara lain oleh National Council for Air and Stream Improvement (NCASI), World Resources Institute/World Bussines Council for Sustainable Development (WRI / WBCSD), Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCC) dan United States Environmental Protection Agency (USEPA). Buku pedoman perhitungan emisi ini berisikan program The Indonesian Climate Change Trust Fund (ICCTF), identifikasi perhitungan, perangkat perhitungan berdasarkan protokol, emisi dari proses pembakaran bahan bakar fosil, biomassa dan dari pengelolaan lingkungan. v

Bagian identifikasi perhitungan, menguraikan sumber-sumber emisi untuk perhitungan emisi diindustri pulp dan kertas yang mencakup pada proses pemasakan pulp yang utamanya dari Recovery Boiler, Power Boiler, Lime Kiln, dan Power Plant system CHP (Combined Heat Power). Perhitungan emisi pada proses pembuatan kertas mengikuti struktur proses pembuatan kertas, dimana struktur tersebut merupakan rangkaian satuan operasi pembuatan kertas mulai dari stock preparation hingga finishing ditambah coating. Alokasi emisi diperhitungkan secara bertahap berdasarkan parameter distribusi proses pembuatan kertas yang meliputi jalur produksi, satuan operasi dan peralatan spesifik. Bagian perangkat perhitungan, menguraikan tahapan dasar untuk pengelolaan emisi yang meliputi perencanaan, perhitungan dan pelaporan. Pada tahap perencanaan menguraikan tujuan dan batasan yang akan diacu pada perhitungan emisi, meliputi batasan organisasional dan operasional, sedangkan pada tahap perhitungan diuraikan langkah-langkah perhitungan seleksi pendekatan perhitungan, memilih faktor emisi, menetapkan alat bantu perhitungan, menyampaikan data dari level satuan operasi ke level korporat. Adapun pada tahap pelaporan diuraikan mengenai laporan emisi yang memuat antara lain deskripsi perusahaan dan batasan yang digunakan, informasi berbagai jenis emisi, dan ketertelusuran data laporan. Pedoman ini juga menyampaikan uraian tentang perhitungan emisi dari proses pembakaran bahan bakar fosil dan biomassa yang dilakukan berdasarkan estimasi perhitungan emisi CO2 dari pembakaran bahan bakar fosil, meliputi jumlah bahan bakar, kadar karbon dalam bahan vi

bakar dan faktor emisi menurut IPCC. Emisi CO 2 dari pembakaran biomassa tidak dihitung sebagai emisi gas rumah kaca, akan tetapi jika suatu perusahaan memilih untuk melakukannya dapat melaporkan secara terpisah. Perhitungan emisi metan (CH4) dan nitrogen oksida (N2O) dari proses pembakaran, baik bahan bakar fosil ataupun biomassa, diperkirakan berdasarkan faktor emisi IPCC, potensi pemanasan global (global warming potensial /GWP) dan data kegiatan. Selain itu juga dibahas tentang metoda perhitungan emisi CO2, CH4, dan emisi N2O pada unit lime kiln dan kalsinasi di pabrik pulp dari bahan bakar fosil. Perhitungan emisi dari pengelolaan lingkungan bisa berasal dari landfill, insinerasi, pengomposan dan digestasi anaerobik. Emisi dari landfill hanya CH4 yang teroksidasi menjadi CO2, sedangkan gas CO2 dari landfill tidak termasuk dalam perhitungan total emisi. Emisi CO2 yang dihasilkan dari insinerator dihitung berdasarkan kandungan total karbon dalam limbah padat dengan perbandingan komponen yang terdapat dalam campuran aliran limbah yang dibakar. Emisi dari kompos sebagian besar adalah CO2 biogenik dan NH3, namun NO2 dan CH4 juga terdeteksi. Metoda estimasi perhitungan emisi karbon biogenik pada proses pengomposan dari bahan baku organik didasarkan pada berat organik karbon dalam limbah yang diubah menjadi CO2-eq. Digestasi anaerobik menghasilkan biogas sebagai produk samping dari dekomposisi zat organik yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif. Metoda perhitungan emisi CO2 ekivalen dari biogas dilakukan berdasarkan jumlah total karbon dalam limbah yang diubah menjadi CH4. Buku panduan perhitungan emisi industri pulp dan kertas ini menyajikan suatu format untuk melaporkan hasil vii

perhitungan emisi perusahaan baik dari emisi langsung yang berasal dari sumber yang dimiliki atau dikendalikan oleh perusahaan maupun dari emisi tidak langsung. Dalam hal ini perusahaan bebas untuk memilih metoda perhitungan emisi dan format pelaporannya, akan tetapi metodanya harus dijelaskan dalam hasil inventarisasi. Akhir kata mudah-mudahan buku panduan perhitungan emisi untuk industri pulp dan kertas ini, dapat menjadi petunjuk dan berguna bagi semua pihak yang berkepentingan.

viii

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ……………………………………………. RINGKASAN EKSEKUTIF ……………………………………… DAFTAR ISI ……………………………………………………… DAFTAR TABEL ………………………………………………… DAFTAR GAMBAR ……………………………………………… BAB I PENDAHULUAN …………………………………….

iv v ix xi xii 1

1.1 Program ICCTF ……………………………………...

1

1.2 Emisi Gas Rumah Kaca (GRK) ……………………

4

BAB II PERANGKAT PERHITUNGAN GRK BERDASARKAN PROTOKOL …………………….. 9 2.1. Tahap Perencanaan ………………………………...

10

2.1.1. Batasan Organisasi …………………………………

11

2.1.2. Batasan Operasional ……………………………….

12

2.2. Tahap Perhitungan ………………………………….

13

2.3. Tahap Pelaporan …………………………………….

15

2.3.1. Penyajian Hasil Inventori …………………………

15

BAB III IDENTIFIKASI PERHITUNGAN EMISI …………..

21

3.1. Perhitungan Emisi pada proses pembuatan pulp...

21

3.1.1. Emisi pada proses pemasakan pulp ………………

21

3.1.2. Emisi pada Recovery Boiler ………………………

21

3.1.3. Emisi pada Power Boiler ……………………………

22

3.1.4. Emisi pada Lime Kiln ………………………………..

22

3.1.5. Emisi pada Make-up Chemicals …………………...

22

3.1.6. Emisi pada Power Plant system CHP (Combined Heat Power) ………………………………………….

23

3.1.7.

Emisi berdasarkan penggunaan listrik yang dibeli ix

dari luar pabrik (electricity purchase) ……………..

23

3.2. Perhitungan GRK pada Proses Pembuatan Kertas …………………………………………………

27

BAB IV EMISI GAS RUMAH KACA (GRK) DARI PROSES PEMBAKARAN …………………………..

31

4.1. Proses Pembakaran di Industri Pulp dan Kertas…

31

4.2. Faktor Emisi ………………………………………….

36

4.3. Emisi dari Pembakaran Bahan Bakar Fosil ………

39

4.3.1. Karbondioksida (CO2) ………………………………. 39 4.3.1.a. Emisi CO2 dari Lime Kiln dan Kalsinasi Pabrik Kraft …………………………………………………..

41

4.3.1.b. Emisi CO2 dari tambahan karbonat (make-up carbonates) di pabrik pulp ………………………….

42

4.3.2. Metan (CH4) dan Nitrogen oksida (N2O) ………….

43

4.3.3. Perhitungan Emisi dari Pembakaran Bahan Bakar Fosil …………………………………………………...

46

4.4. Emisi dari pembakaran bahan bakar biomassa….

52

4.4.1. Emisi CO2 …………………………………………….

52

4.4.2. Emisi CH4 dan N2O …………………………………

52

4.4.2.1 Pembakaran Bahan Bakar Campuran Biomassa dan Fosil di Boiler ……………………………………

55

4.5. Emisi yang berkaitan dengan listrik impor

56

4.5.1. Impor Listrik ………………………………………….

56

BAB V EMISI GAS RUMAH KACA DARI PENGELOLAAN LINGKUNGAN …………………..

58

5.1. Metoda Perhitungan Emisi Gas Carbon dari Proses landfill ………………………………………..

58

5.1.1. Landfill dengan sistem pengumpul gas …………...

61

x

5.1.2. Landfill tanpa sistem pengumpul gas ……………

62

5.1.3. Metoda Perhitungan Emisi Gas Karbon Pada Proses Insinerasi ………………………………….

64

5.1.4. Metoda Perhitungan Emisi dari proses pengomposan ………………………………………

68

5.1.5. Digestasi anaerobic ……………………………….

69

PENUTUP ………………………………………………………..

72

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………..

74

LAMPIRAN TABEL KONVERSI SATUAN UNTUK ENERGI ………………. 77

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Tabel 2.1. Tabel 2.2. Tabel 2.3. Tabel 2.4. Tabel 3.1. Tabel 3.2. Tabel 3.3. Tabel 3.4. Tabel 3.5. Table 4.1. Table 4.2. Table 4.3.

Table 4.4 Table 4.5 Table 4.6 Table 4.7 Tabel 4.8

Potensi pemanasan global berdasarkan pada pengukuran selama 100 tahun …. Contoh tabel laporan operasional batasan inventori ………………………. Contoh tabel laporan hasil inventori emisi langsung …………………………. Contoh tabel hasil inventori emisi tidak langsung ………………………………… Contoh tabel laporan faktor emisi yang digunakan untuk persiapan Inventori … Perhitungan nilai kalor bahan dan bahan bakar …………………………….. Emisi GRK untuk memproduksi 1 ton AD pulp putih ……………………………. Perhitungan Power Related Emission… Perhitungan Steam Related Emission… Perhitungan Other Thermal Related Emission…………………………………. Rentang Faktor Emisi dari berbagai sumber pembakaran bahan bakar fosil.. Faktor emisi CO2 IPCC25………………. Rekomendasi faktor koreksi karbon yang tidak teroksidasi dari berbagai dokumen pedoman …………………….. Faktor emisi untuk Lime Kiln dan Kalsinasi pabrik kraft ………………….. Faktor emisi dari tambahan (make-up) CaCO3 dan Na2CO3 pabrik Pulp ……… Faktor emisi CH4 dan N2O .................... Faktor emisi CH4 and N2O untuk boiler industri …………………………………… Faktor emisi CH4 dan N2O dari

7 16 17 19 20 25 26 28 31 32 37 40

41 41 43 44 45

xii

Tabel 5.1

pembakaran biomassa .......................... Nilai L0 dan k untuk estimasi Gas Metan pada Landfill ..........................................

53 64

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Gambar 2.2. Gambar 2.3. Gambar 3.1

Struktur GRK Protokol (Tomas, 2009) .. Batasan organisasi pada proses emisi GRK ...................................................... Klasifikasi emisi ..................................... Neraca Massa dan Energi Pada Pabrik Pulp .......................................................

9 11 12 24

xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Program ICCTF Kementerian Perindustrian telah berkomitmen untuk menerapkan program konservasi energi dan pengurangan emisi CO2 di sektor industri, sebagai perwujudan kontribusi terhadap komitmen pemerintah untuk mengurangi emisi gas rumah kaca sebesar 26% tahun 2020. Strategi utama untuk mencapai tujuan pengurangan emisi CO2 pada sektor industri, adalah Implementasi dari Konservasi Energi dan Pengurangan Emisi CO2 pada sektor industri (Tahap 1) tahun 2010-2011. Pendanaan program tersebut didukung sepenuhnya oleh Indonesian Climate Change Trust Fund (ICCTF). Pada program tersebut telah disusun empat tahap "grand strategy" konservasi energi dan pengurangan emisi gas rumah kaca di sektor industri yang akan dilaksanakan pada 2010 - 2020. "Program implementasi konservasi energi dan pengurangan emisi CO2 di sektor industri sebagai tindak lanjut dari komitmen pemerintah di Pertemuan G20 di Pitsburgh, AS pada 2009 tentang Pengurangan Emisi Gas Rumah Kaca,".Program tersebut sejalan dengan visi Kementerian Perindustrian yakni membawa Indonesia menjadi negara industri yang tangguh pada 2025. Hal itu juga sesuai dengan tujuan jangka pembangunan industri dengan konsep pembangunan yang berkelanjutan. Energi mempunyai peranan yang sangat penting dan menjadi kebutuhan dasar dalam pembangunan yang berkelanjutan. Oleh karena itu, energi harus digunakan secara hemat, rasional dan bijaksana Halaman 1 dari 78

agar kebutuhan energi pada masa sekarang dan masa yang akan datang dapat terpenuhi. Kebanyakan sumber energi utama di Indonesia masih berasal dari energi fosil (minyak bumi, batubara, dan gas alam). Komitmen pemerintah terkait penggunaan energi telah dinyatakan melalui Peraturan Pemerintah Nomor 70 tahun 2009 tentang Konservasi Energi yang mewajibkan pengguna sumber energi yang sama atau lebih besar dari 6.000 setara ton minyak (TOE) wajib melakukan konservasi energi melalui manajemen energi. Sebagai bentuk dukungan terhadap komitmen tersebut, Kementerian Perindustrian telah menyusun Program Konservasi Energi dan Pengurangan Emisi Gas Rumah Kaca di Sektor Industri pada 2010-2020 yang terdiri atas empat tahap, yaitu implementasi konservasi energi dan pengurangan emisi CO2, implementasi Eco-label, promosi pengurangan emisi CO2, dan pembentukan Energy Services Company (ESCO). Pada tahap pertama, Kementerian Perindustrian melakukan kegiatan konservasi energi dan pengurangan emisi gas CO2 pada September 2010 - Juni 2011 akan diterapkan pada industri pulp dan kertas dan industri baja. Gas yang dikategorikan sebagai Gas Rumah Kaca (GRK) adalah gas-gas yang berpengaruh secara langsung maupun tidak langsung terhadap efek rumah kaca yang menyebabkan perubahan iklim. Dalam konvensi PBB mengenai Perubahan Iklim (United Nation Framework Convention On Climate Change-UNFCCC), ada enam jenis yang digolongkan sebagai GRK yaitu karbondioksida (CO2), gas metan (CH4), dinitrogen oksida (N2O), sulfurheksafluorida (SF6), perfluorokarbon (PFCS) dan hidrofluorokarbon (HFCS). Selain itu ada beberapa gas juga termasuk dalam GRK yaitu karbonmonoksida (CO), Halaman 2 dari 78

nitrogen oksida (NOX), klorofluorokarbon (CFC), dan gasgas organik non metal volatile. Gas-gas rumah kaca yang dinyatakan paling berkontribusi terhadap gejala pemanasan global adalah CO2, CH4, N2O, NOX, CO, PFC dan SF6. Namun, untuk Indonesia dua gas yang disebut terakhir masih sangat kecil emisinya, sehingga tidak diperhitungkan. Dari kelima gas-gas rumah kaca tersebut di atas, karbon dioksida (CO2) memberikan kontribusi terbesar terhadap pemanasan global diikuti oleh gas methan (CH4). Tahun 1994 tingkat emisi CO2 di Indonesia sudah lebih tinggi dari tingkat penyerapannya. Artinya Indonesia sudah menjadi net emitter. Hasil perhitungan sebelumnya, pada tahun 1990, Indonesia masih sebagai net sink atau tingkat penyerapan lebih tinggi dari tingkat emisi. Berapapun besarannya, Indonesia sudah memberikan kontribusi bagi meningkatnya konsentrasi gas-gas rumah kaca secara global di atmosfer. Adanya peningkatan gas rumah kaca telah menyebabkan terjadinya pemanasan global dan perubahan iklim. Sejalan dengan semangat mendukung program tersebut, sebagai salah satu kegiatan di program ICCTF, Kementerian Perindustrian menyusun Pedoman Teknis Pemetaan Teknologi dan Perhitungan Karbon untuk sektor industri pulp dan kertas. Pedoman teknis ini telah disiapkan untuk membantu organisasi internal industri dalam pengembangan dan pelaksanaan rencana jangka panjang konservasi energi dan pengurangan emisi CO2. Meskipun setiap organisasi industri adalah spesifik, akan tetapi dalam hal praktek perencanaan, prinsip perencanaan, praktek manajemen, dan teknik komunikasi yang dijelaskan dalam pedoman teknisi ini, berlaku secara umum.

Halaman 3 dari 78

1.2. Emisi Gas Rumah Kaca (GRK) Emisi Gas Rumah Kaca sejak tahun 1990an mengalami peningkatan yang cukup signifikan. Peningkatan emisi mengakibatkan perubahan iklim global yang cukup mengkhawatirkan. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) tahun 2007 melaporkan bahwa kecenderungan suhu permukaan global pada 50 tahun terakhir (1956 – 2006) mengalami peningkatan hampir 2 kali lipat. Peningkatan suhu global tersebut kemudian dikenal dengan istilah pemanasan global (global warming) (IPCC 2007a). Salah satu GRK paling utama adalah gas CO2. Sekitar 67% peningkatan gas CO2 berasal dari pembakaran bahan bakar fosil dan 33% dari kegiatan penggunaan lahan, alih guna lahan dan hutan (Land Use, Land Use Change and forestry, LULUCF). Sekitar 350 milyar ton karbon berada pada hutan tropis dan dapat diemisikan ke atmosfir melalui deforestasi dan degradasi hutan (Laporte et al. 2008). Emisi dari deforestasi dan degradasi hutan sebagian besar berasal dari negara berkembang, seperti Indonesia, Kongo dan Brazil (IFCA, 2007a). Efek rumah kaca (greenhouse effect) disebabkan oleh keberadaan gas rumah kaca di troposfer. Gas rumah kaca tersebut menyebabkan terperangkapnya radiasi gelombang infra merah sebagai hasil radiasi balik dari permukaan bumi yang menerima radiasi matahari. Hasil penelitian Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) menyimpulkan bahwa keberadaan GRK sebesar 350 ppm (part per million) dianggap masih normal dan sesuai untuk iklim bumi. Namun kenaikan GRK menjadi 430 ppm seperti yang terjadi pada saat ini menyebabkan meningkatnya suhu rata-rata bumi dan mendorong Halaman 4 dari 78

terjadinya perubahan iklim global. Gas rumah kaca yang yang diketahui mempunyai kontribusi terhadap pemanasan global adalah CO2, CH4, CO, N2O dan NOx. Lebih dari 75 % komposisi GRK di atmosfir adalah CO2 sehingga apabila kontribusi CO2 dari berbagai kegiatan dapat dikurangi secara signifikan maka ada peluang bahwa dampak pemanasan global terhadap perubahan iklim akan berkurang. Beragam aktivitas manusia menyebabkan peningkatan konsentrasi GRK di atmosfer bumi. Gas ini memiliki kemampuan untuk mengikat panas. Secara alami, gas-gas rumah kaca ini memang diperlukan untuk berada di atmosfer, karena jika tidak, maka bumi ini akan bersuhu sekitar 33oC, lebih rendah dari sekarang. Pada suhu serendah itu, kehidupan di bumi ini tidak akan dapat berlangsung. Apabila konsentrasi gas rumah kaca di atmosfer mengalami peningkatan, maka panas matahari yang terperangkap di atmosfer menjadi lebih banyak. Akumulasi panas inilah yang akan menyebabkan peningkatan suhu permukaan bumi. Itu sebabnya, pada saat gas rumah kaca terus meningkat, pemanasan global akan terjadi. United Nation Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) menetapkan enam jenis gas rumah kaca yang timbul akibat tindakan manusia: Karbondioksida (CO2), Metana (CH4), Nitro Oksida (N2O), Hydrofluorocarbons (HFCs), Perfluorocarbons (PFCs) and Sulfur hexafluoride (SF6). Menurut hasil observasi, suhu permukaan bumi sudah naik rata-rata sebesar 1°C sejak awal revolusi industri dan kenaikan akan mencapai 2°C pada pertengahan abad ini jika tidak ada langkah-langkah drastis yang diambil untuk mengurangi laju pertambahan emisi gas rumah kaca di atmosfer. Halaman 5 dari 78

Pemanasan global akan berujung pada perubahan iklim yang menyebabkan berubahnya faktor-faktor iklim, seperti curah hujan, penguapan dan temperatur. Perubahan-perubahan ini juga akan memacu terjadinya bencana lingkungan yang terkait dengan faktor-faktor iklim untuk lebih sering terjadi, dengan besaran yang lebih dari sebelumnya. Gas Rumah Kaca adalah gas-gas di atmosfer yang memiliki kemampuan menyerap radiasi gelombang panjang yang dipancarkan kembali ke atmosfer oleh permukaan bumi. Sifat termal radiasi inilah menyebabkan pemanasan atmosfer secara global (global warming). Di antara GRK penting yang diperhitungkan dalam pemanasan global adalah karbon dioksida (CO2), metana (CH4) dan nitrous oksida (N2O). Dengan kontribusinya yang lebih dari 55% terhadap pemanasan global, CO2 yang diemisikan dari aktivitas manusia (anthropogenic) mendapat perhatian yang lebih besar. Tanpa adanya GRK, atmosfer bumi akan memiliki suhu 30oC lebih dingin dari kondisi saat ini. Namun demikian seperti diuraikan diatas, peningkatan konsentrasi GRK saat ini berada pada laju yang mengkhawatirkan sehingga emisi harus segera dikendalikan. Upaya mengatasi (mitigasi) pemanasan global dapat dilakukan dengan cara mengurangi emisi dari sumbernya atau meningkatkan kemampuan penyerapan. Protokol internasional telah menetapkan karbon dioksida (CO2) sebagai gas acuan untuk pengukuran potensi pemanasan global (global warming potential atau disingkat GWP) dari gas rumah kaca. Menurut definisi, GWP dari satu kilogram karbon dioksida adalah 1 (disebut bahan referensi). GWP karbon dioksida, metan dan asam nitrat dapat dilihat pada Tabel 1.1.

Halaman 6 dari 78

Untuk mengurangi dampak negatif dari fenomena perubahan iklim, perlu menghitung jumlah emisi karbon (CO2) dari kegiatan industri. Protokol GRK menyediakan panduan tahap demi tahap bagi perusahaan untuk mengkuantifikasi dan melaporkan emisi. Menurut Protokol GRK, ada 3 tahapan dasar untuk pengelolaan emisi, yaitu perencanaan, perhitungan dan pelaporan. Tabel 1.1 Potensi pemanasan global berdasarkan berdasarkan pada pengukuran selama 100 tahun Potensi Global Jumlah Karbon Gas rumah kaca Warming (kg) ekuivalen (CO2 ekivalen) Karbon dioksida 1 1 0,27 Metana 1 21 5,67 Nitrogen oksida 1 310 83,7 Sumber : US EPA, 1998 dalam Valzano et al, 2001

Selain itu perusahaan juga harus menyajikan hasil inventori dari pembakaran biomassa secara terpisah dari emisi langsung. Perhitungan biomassa merupakan salah satu langkah yang dilakukan dalam suatu kegiatan mitigasi perubahan iklim di sektor kehutanan, hanya kegiatan yang bertipe substitusi karbon tidak memerlukan perhitungan biomassa. Pengelolaan sumber daya biomassa yang berkelanjutan dapat diperbaharuhi dan tidak memberikan kontribusi pemanasan global atau perubahan iklim. Gas CO2 yang dihasilkan dari pembakaran biomassa dikonsumsi oleh tumbuhan sebagai pertumbuhan lagi, sehingga sepanjang pengelolaan sumber daya tersebut berkelanjutan, kontribusi CO2 ke atmosfir adalah nol. Karena pentingnya peran energi sebagai kebutuhan dasar dalam pembangunan yang berkelanjutan dan juga Halaman 7 dari 78

merupakan sumber emisi CO2, maka pengukuran dan perhitungan karbon pada kegiatan industri menjadi sangat penting. Data hasil perhitungan dapat digunakan sebagai tolok ukur untuk mengetahui keberlanjutan kegiatan industri, selain itu kemampuan perhitungan neraca karbon penting dalam menghadapi sistem baru perdagangan karbon pasca Kyoto Protocol (tahun 2012) yang disebut dengan Clean Development Mechanism (CDM). Panduan ini membahas tentang parameter apa saja yang penting diukur berkenaan dengan perhitungan karbon untuk industri pulp dan kertas yang berkaitan dengan emisi GRK.

Halaman 8 dari 78

BAB II PERANGKAT PERHITUNGAN GRK BERDASARKAN PROTOKOL

Protokol GRK menyediakan panduan tahap demi tahap bagi perusahaan untuk mengkuantifikasi dan melaporkan emisi GRK. Menurut Protokol GRK, ada 3 tahapan dasar untuk pengelolaan emisi, yaitu perencanaan, perhitungan dan pelaporan. PERENCANAAN PERHITUNGAN

PELAPORAN PRINSIP TUJUAN BATASAN ORGANISASI BATASAN OPERASIONAL

IDENTIFIKASI SUMBER PILIH PENDEKATAN PERHITUNGAN TENTUKAN FAKTOR EMISI

BATASAN INVENTORI EMISI BERDASARKAN JENIS

KUMPULKAN DATA

LAPORAN BERDASARKAN PENGURANGAN

TERAPKAN PADA PERANGKAT PERHITUNGAN

PENELUSURAN DAN LAPORAN KEMAJUAN

KONFIRMASI PADA TINGKAT PERUSAHAAN

Gambar 2.1 Struktur GRK Protokol (Tomas, 2009)

Halaman 9 dari 78

2.1. Tahap Perencanaan Pada tahap perencanaan, prinsip dasar harus ditetapkan mengingat hasil dari perhitungan GRK sangat mungkin akan mempengaruhi pengambilan keputusan di bidang ekonomi dan lingkungan. Selanjutnya ditetapkan pula tujuan dan batasan yang akan diacu pada perhitungan emisi tersebut. Batasan yang harus ditinjau meliputi batasan organisasional dan operasional. Prinsip dasar yang harus dianut, meliputi : - RELEVAN, memastikan inventarisasi GRK merefleksikan emisi pabrik dan dapat digunakan oleh para pengambil keputusan, baik internal amupun eksternal - LENGKAP, menghitung dan melaporkan semua sumber dan aktifitas emisi pabrik dalam bata-batas inventarisasi. Hal-hal yang tidak dihitung harus diperlihatkan dan dijustifikasi - KONSISTEN, menggunakan metodologi yang konsisten untuk mempermudah membandingkan emisi sepanjang waktu. Jika ada perubahan data, batasbatas inventarisasi, metoda, dan faktor relevan lainnya, harus didokumentasi secara transparan - TRANSPARAN, menujukan semua isu yang relevan secara faktual dan koheren, berdasarkan audit yang bersih. Perlihatkan asumsi-asumsi yang relevan dan referensi yang sesuai dalam metodologi perhitungan dan data yang digunakan - AKURAT, memastikan kuantifikasi emisi tidak melebihi atau di bawah emisi aktual secara sistematik, dapat dinilai, dan ketidakpastian dapat dikurangi sedapat mungkin. Mendapatkan akurasi yang cukup untuk Halaman 10 dari 78

memampukan pengguna laporan keputusan dengan jaminan yang tinggi

mengambil

2.1.1. Batasan organisasi Batasan organisasional ditetapkan mengingat adanya inter relasi antar organisasi, sehingga jelas mana emisi yang menjadi tanggungjawabnya. Batasan dapat dilihat pada Gambar 2.2. TOTAL EMISI PROSES

PROSES KEPEMILIKAN PERUSAHAAN.

PROSES KENDALI OPERATOR

PROSES PENGOPERASIAN FINANSIAL

Gambar 2.2 Batasan organisasi pada proses emisi GRK

Ada 3 lingkup batasan yang ditetapkan dalam protocol GRK, yaitu : - Equity Share Approach, jika suatu perusahaan menguasai operasional perusahaan lain, maka emisi yang dihitung adalah emisi bersama. - Financial Control Approach, emisi mencerminkan kontribusi ekonomi dari suatu kebijakan operasional. - Operational Conrol Approach, jika suatu perusahaan memiliki hak penuh atas kebijakan operasionalnya, maka emisi yang dihitung adalah sepenuhnya emisi dari perusahaan tersebut.

Halaman 11 dari 78

Gambar 2.3 Klasifikasi emisi

2.1.2. Batasan Operasional Protokol GRK juga menetapkan batasan operasional untuk perhitungan emisi. Pedoman ini menetapkan tiga lingkup emisi batasan operasional yang harus dipertimbangkan (gambar 2.3). Gambar tersebut menunjukkan perbedaan fasilitas yang berhubungan dengan lingkup emisi. Lingkup 1 :

Lingkup 2:

Semua emisi langsung yang dihasilkan dan dikendalikan satuan operasi dari suatu perusahaan selama pembangkitan listrik, panas, dan uap air. Termasuk didalamnya, emisi yang dihasilkan oleh proses kimia dan unit transportasi yang ada dibawah kendalinya. Emisi yang terkait dengan penggunaan listrik hasil pembelian dari pihak lain. Protokol menetapkan bahwa faktor emisi yang digunakan untuk listrik yang dibeli, tidak memperhitungkan distribution loss. Hal ini harus disebutkan secara eksplisit. Halaman 12 dari 78

Lingkup 3 :

Memasukkan emisi yang terkait dengan aktivitas tidak langsung dari siklus hidup produk milik perusahaan. Aktivitas tersebut bukan milik perusahaan dan tidak berada dibawah kendalinya. Menurut Protokol GRK, Lingkup 3 diterapkan untuk menghitung emisi yang terkait dengan produk itu sendiri

2.2. Tahap Perhitungan Protokol GRK, menetapkan 6 langkah unuk melaksanakan tahap perhitungan emisi, yaitu : - identifikasi sumber emisi - seleksi pendekatan perhitungan - memilih faktor emisi - pengumpulan data - menetapkan alat bantu perhitungan - menyampaikan data dari level satuan operasi ke level korporat. Sumber emisi diidentifikasi berdasarkan batasan yang telah dipilih pada perencanaan. Metoda perhitungan pada dasarnya dapat dilakukan berdasarkan pendekatan berikut :  Secara Langsung Pendekatan ini memerlukan pemantauan konsentrasi gas dan laju alirnya. Pengukuran seperti ini akan sangat mahal biayanya, bahkan dalam beberapa hal kemungkinan tidak tersedia.

Halaman 13 dari 78

 Secara Perhitungan Ada dua cara perhitungan yang bisa dilakukan, yaitu perhitungan berdasarkan stoikhiometri reaksi dan neraca massa suatu proses. Cara kedua, perhitungan dilakukan berdasarkan faktor yang sudah terdokumentasi. Faktor ini sebenarnya adalah rasio yang digunakan untuk menghubungkan emisi terhadap pengukuran aktivitas suatu sumber emisi. Protokol GRK menjembatani kebutuhan minimal untuk menghitung dan melaporkan emisi suatu perusahaan. Pelaporan emisi menjadi sangat sederhana yaitu mengkompilasi penggunaan bahan bakar misalnya, dan mengkonversikannya menjadi emisi CO2 menggunakan faktor emisi. Protokol GRK menetapkan dua kategori alat bantu perhitungan, yaitu cross-sector tools dan sector-specific tools. Fitur utama pada alat bantu cross-sector adalah perhitungan emisi dari pembakaran stasioner, pembakaran bergerak, HFC dari AC dan refrigerasi, dan estimasi ketidak pastian perhitungan emisi. Dalam buku ini, akan digunakan alat-bantu specific-sector untuk perhitungan emisi di industri pulp dan kertas. Fitur utama alat-bantu ini adalah perhitungan emisi langsung dari produksi pulp dan kertas, termasuk emisi langsung dan tidak langsung dari pembakaran bahan bakar pada peralatan stasioner. Selanjutnya, Protokol GRK merekomendasikan dua cara untuk menyampaikan laporan ke tingkat korporat dari satuan operasi. Satuan operasi melaporkan data mentah, kemudian korporat menghitung emisinya (sentralisasi). Atau, masing-masing satuan operasi menghitung emisinya kemudian menyampaikannya ke tingkat korporat. Halaman 14 dari 78

Perusahaan juga dapat mengkombinasikan kedua cara tersebut. 2.3. Tahap Pelaporan Laporan emisi berdasarkan pada Protokol, sekurang-kurangnya harus memuat : Deskripsi perusahaan dan batasan yang digunakan Informasi berbagai jenis emisi Laporan reduksi emisi yang kemungkinan berada di luar lingkup protocol Definisi dan komitmen target reduksi Ketertelusuran data laporan 2.3.1. Penyajian hasil inventori Untuk penyajian hasil inventory, perusahaan bisa membuat format sendiri sesuai kebutuhannya, tetapi perlu diperhatikan bahwa output dari hasil penyajian tersebut harus transparan disertai dengan informasi kunci yang diperlukan untuk interpretasi hasil. Berikut ini ada 4 contoh tabel yang bisa digunakan oleh perusahaan sebagai salah satu acuan untuk penyajian hasil inventori, yaitu Tabel 2.1. matrik yang bisa digunakan untuk menunjukkan operasi-operasi yang termasuk dalam batasan inventori operasional, sedangkan Tabel 2.2. matrik yang dapat digunakan untuk pencatatan emisi langsung dalam batasan inventori dari sumber-sumber yang dipunyai atau dikontrol perusahaan. Begitu pula pada Tabel 2.3 matrik yang dapat digunakan untuk pencatatan emisi tidak langsung yaitu emisi dari sumber yang dipunyai perusahaan dari inventori yang dipunyai pihak lain seperti emisi dari import daya.

Halaman 15 dari 78

Tabel 2.1. Contoh tabel laporan operasional batasan inventori

No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.

Sumber Emisi Kendaraan transportasi kayu/serpih/limbah kertas/bahan baku lainnya Kendaraan transportasi produk, produk samping, limbah Pengulitan kayu Penyerpihan Pembuatan pulp kraft Tungku pemulihan kraft Lime kiln/kalsinasi Insinerator NCG Pembuatan pulp dari kertas bekas dan pembersihannya Deinking Pemutihan pulp Produksi kertas dan karton Coating Roll trimming, roll wrapping, sheet cutting Pengolahan air limbah Pemrosesan lumpur Landfill Peralatan pengendali emisi Ruang kerja karyawan Operasi lainnya : uraikan

Tandai untuk operasi yang termasuk inventori X

X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

Halaman 16 dari 78

Tabel 2.2. Contoh tabel laporan hasil inventori emisi langsung Total emisi langsung (ton) No Sumber Emisi CO2 CH4 N2O CO2Eq. Emisi dari Proses dan Energi yang terkait Pembakaran bahan bakar 1. fosil 2. Pembakaran biomassa Make-up bahan kimia 3. (CaCO3 dan Na2CO3) Emisi dari transportasi dan peralatan mesin 4. On-road vehicles Off-road vehicles and 5. machinery Emisi dari pengelolaan limbah 6. Emisi landfill limbah pabrik Sistem pengolahan air limbah 7. anaerobik Sumber lainnya : tidak 8. termasuk diatas - uraikan Total Emisi langsung (Jumlah No. 1 sampai 8) Emisi yang berkaitan dengan ekspor listrik dan uap Emisi yang berhubungan 9. dengan ekspor listrik Intensitas karbon dari ekspor listrik (lb CO2/MWh) Intensitas karbon dari penerimaan jaringan ekspor listrik (lb CO2/MWh) Metode yang digunakan untuk estimasi intensitas GRK dari jaringan listrik: Emisi yang berhubungan 10. dengan ekspor uap Halaman 17 dari 78

No

Total emisi langsung (ton) CO2 CH4 N2O CO2Eq.

Sumber Emisi Emisi dari Proses dan Energi yang terkait Total emisi ekspor listrik dan uap (Jumlah No.9 dan 10) Uraikan metode yang digunakan untuk pengontrolan oleh perusahaan. Termasuk informasi lainnya yang diperlukan untuk memahami hasil inventori :

Halaman 18 dari 78

Tabel 2.3. Contoh tabel hasil inventori emisi tidak langsung Total emisi tidak langsung (Ton) No. Sumber Emisi CO2 CH4 N2O CO2Eq. Emisi tidak langsung yang berhubungan dengan listrik dan uap yang di impor Impor listrik yang 1. dikonsumsi Uap impor yang 2. dikonsumsi Total emisi tidak langsung dari import listrik dan uap (Jumlah No. 1 dan 2) Emisi tidak langsung lainnya Uraikan Emisi tidak 3. langsung lainnya Impor dan ekspor bahan bakar fosil yang menghasilkan CO2 4. Impor CO2 Ekspor bahan bakar fosil 5. yang menghasilkan CO2 Uraikan metode yang digunakan untuk pengontrolan oleh perusahaan. Termasuk informasi lainnya yang diperlukan untuk memahami hasilinventori :

Halaman 19 dari 78

Tabel 2.4. Matrik yang dapat digunakan untuk pencatatan faktor-faktor emisi yang digunakan untuk persiapan inventori. Tabel 2.4. Contoh tabel laporan faktor emisi yang digunakan untuk persiapan inventori Sumber Sumber Emisi CO2 CH4 N2O CO2Eq. Faktor Emisi Pembakaran bahan bakar fosil Bahan Unit bakar pembakaran

Pembakaran biomassa Bahan Unit bakar pembakaran Pengelolaan Limbah Emisi Gas yang terkumpul landfill (%) = Emisi pengolahan air limbah anaerobik = Impor daya dan uap Faktor Emisi untuk listrik impor 1. Pembelian listrik dari jaringan listrik lokal Faktor Emisi untuk uap impor

“k” =

“Lo” =

“Faktor emisi” =

Selain itu perusahaan juga harus menyajikan hasil inventori dari pembakaran biomassa secara terpisah dari emisi langsung. Halaman 20 dari 78

BAB III IDENTIFIKASI PERHITUNGAN EMISI

3.1. Perhitungan Emisi pada proses pembuatan pulp 3.1.1. Emisi pada proses pemasakan pulp Pada proses pembuatan pulp kraft, bahan kimia pemasak yang terdiri dari NaOH dan Na2S yang disebut lindi putih (white liquor) digunakan untuk memasak serpih kayu dalam digester. Kondisi pemasakan biasanya pada suhu 155 – 170 oC, tekanan 7 – 9 bar dalam waktu 2 – 5 jam. Pengeluaran gas dilakukan beberapa saat selama proses (gas relief) dan pada akhir pemasakan (release) untuk menghindari tekanan dalam digester naik secara cepat. Gas-gas yang cukup panas ini digunakan untuk memanaskan air proses. Setelah proses pemasakan selesai, pulp dan lindi hitam (black liquor) dikeluarkan ke dalam blow tank. Uap panas akan terpisah dan mengalir ke bagian atas tangki untuk dimanfaatkan memanaskan air proses. Gas-gas yang terbentuk pada akhir proses pemasakan merupakan sumber emisi bau yang disebut dengan NCG (non condensable gases) yang sebagain besar terdiri dari sulfur tereduksi. NCG dapat diisolasi dan dicairkan kembali dan dimurnikan dengan cara stripping. Gas-gas stripper kemudian dibakar pada insinerator atau burner khusus dan menghasilkan emisi SO2 dan TRS tidak termasuk sebagai emisi pada proses ini. 3.1.2. Emisi pada Recovery Boiler Bahan bakar recovery boiler diperoleh dari lindi hitam yang merupakan cairan hasil reaksi antara bahan kimia pemasak dengan bahan baku kayu. Cairan ini Halaman 21 dari 78

diperoleh dari proses pembuatan pulp setelah melalui pemekatan. Penyediaan energi pada recovery boiler merupakan salah satu siklus dari proses pemulihan kembali bahan kimia pada proses pembuatan pulp kraft. Tidak terbentuk emisi CO2 pada proses ini, namun GHG inventory menyatakan emisi berupa CH4 dan N2O dan dapat dinyatakan sebagai CO2 ekivalen. 3.1.3. Emisi pada Power Boiler Bahan bakar power boiler terdiri dari kulit kayu dari proses pengulitan kayu, pin chips, limbah penebangan kayu lainnya dan sedikit dicampur batubara. Bahan bakar power boiler lainnya adalah cangkang sawit, serat sawit dan biomassa lainnya. Untuk pabrik pulp dan kertas terintegrasi bahan bakar power boiler juga dapat berdiri sendiri, bahan bakar dapat berupa batubara, minyak maupun gas dan dibakar pada boiler secara terpisah. Emisi CO2 tidak dihitung berdasarkan GHG inventory menurut Kyoto Protocol, tetapi emisi lainnya berupa CH4 dan N2O dapat dihitung. 3.1.4. Emisi pada Lime Kiln Lime kiln berfungsi mengkonversi CaCO3 (lime mud) menjadi lime (CaO) melalui proses kalsinasi dengan reaksi : CaCO3(s) + O2 + panas  CaO(s) + CO2(g) 3.1.5. Emisi pada Make-up Chemicals Make-up bahan kimia pada pabrik yang menyebabkan tambahan kontribusi emisi adalah CaCO3 dan Na2CO3. CaCO3 digunakan untuk menambah produksi CaO pada lime kiln agar sesuai kebutuhan kaustisasi dan

Halaman 22 dari 78

Na2CO3 digunakan untuk mencukupi konversi lindi hijau menjadi lindi putih. 3.1.6. Emisi pada Power Plant system CHP (Combined Heat Power) Di Indonesia tidak ada pabrik pulp yang mengoperasikan sistem CHP. 3.1.7. Emisi berdasarkan penggunaan listrik yang dibeli dari luar pabrik (electricity purchase) Pabrik pulp maupun terintegrasi memproduksi energi (steam and power) sendiri dan tidak membeli listrik dari luar. Namun masih ada sebagian pabrik kertas yang menggunakan listrik yang dibeli dari luar pabrik. Pada bab ini menyajikan suatu contoh neraca massa pada proses pembuatan pulp dengan basis 1 ton AD produk pulp putih dengan kadar air 10 %. Tanda dalam kurung ( ) adalah jumlah dalam kg. Neraca tersebut disajikan pada Gambar 3.1.

Halaman 23 dari 78

Gambar 3.1. Neraca Massa dan Energi Pada Pabrik Pulp Gambar diatas adalah neraca massa untuk memproduksi 1 ton AD pulp putih. Dari neraca massa tersebut dapat diketahui input bahan yang berkontribusi terhadap pembentukan GRK seperti pada perhitungan pada Tabel 3.1.

Halaman 24 dari 78

No 1. 2. 3. 4. 5.

Tabel 3.1. Perhitungan nilai kalor bahan dan bahan bakar Bahan dan Jumlah Total kalor Nilai kalor (kJ/kg) Bahan bakar (kg) (TJ) Lindi hitam 1.233 13.500 0,01665 Kulit kayu 73 17.500 0,00128 Batubara 165 24.500 0,00404 101 40.700 0,00411 Minyak 36,3 40.700 0,00148 84 48.900 0,00411 Gas alam 30,2 48.900 0,00148 9 Catatan : 1 TJ = 10 kJ

Halaman 25 dari 78

Tabel 3.2. Emisi GRK untuk memproduksi 1 ton AD pulp putih Faktor emisi CH4 N2O Bahan dan bahan bakar Jumlah (TJ) kg CO2/TJ (kg CO2eq./TJ) (kg CO2eq./TJ) Lindi hitam 0,01665 630 1550 Kulit kayu 0,00128 860 8060 Bahan bakar fossil untuk boiler (3 pilihan) : - Batubara 0,00404 126000 - Minyak 0,00411 76600 - Gas alam 0,00411 59900 Bahan bakar fosil untuk limekiln (2 pilihan) : - Minyak 0,00148 76600 2,7 0,3 - Gas alam 0,00148 59900 2,7 0,4 440 kg CaCO3 10,21 kg CO2/ton Catatan : Faktor emisi untuk lindi hitam dan kulit kayu diambil nilai maksimal

Total CO2eq. (kg) 36,297 11,418

509,040 314,826 246,788

113,372 88,656 43,10

Dari perhitungan diatas dapat diambil kesimpulan bahwa jika pabrik menggunakan batubara untuk fossil boiler dan minyak untuk lime kiln, total emisi GRK untuk memproduksi pulp putih 1 ton AD adalah 713,23 kg atau 0,71323 ton CO2 eq.

Halaman 26 dari 78

3.2 Perhitungan GRK pada Proses Pembuatan Kertas Perhitungan GRK akan mengikuti struktur proses pembuatan kertas, dimana struktur tersebut merupakan rangkaian satuan operasi pembuatan kertas mulai dari stock preparation hingga finishing ditambah coating bila ada. Alokasi emisi diperhitungkan secara gradual berdasarkan parameter distribusi proses pembuatan kertas yang meliputi jalur produksi (production lines), bagian (sections), satuan operasi (unit operations), dan peralatan specific (specific devices). Dengan cara seperti ini, maka dapat diantisipasi hal-hal berikut : - kemungkinan pabrik memiliki jalur produksi dan mesin kertas lebih dari satu - kemungkinan pabrik memiliki jalur coating yang berbeda - kemungkinan mesin kertas terintegrasi dengan mesin coating - kemungkinan pabrik memiliki fasilitas khusus untuk perlakuan permukaan kertas Selanjutnya, distribusi emisi akan dikelompokkan berdasarkan penggunaan akhir dari energi, yaitu power related emissions, steam related emissions, dan other thermal related emissions. Selengkapnya, format perhitungan GRK tersebut dapat dilihat pada table-tabel berikut:

Halaman 27 dari 78

UNIT OPERATIONS DEVICES

kWh/t

kg CO2/t

SHARE

SECTION

EMISSIONS

POWER RELATED EMISSIONS

ELECTRICITY

Tabel 3.3. Perhitungan Power Related Emissions

%

STOCK PREPARATION PULPING Pulpers SF Pulpers LF Pulpers Broke …. …. ….. REFINING Refiners Sf Refiners LF … …. …. … …. …. … …. …. … …. …. … …. …. OTHER AUXILIARIES Pump Agitator … …. …. APPROACH FLOW Pump Agitator … …. …. …………

Halaman 28 dari 78

UNIT OPERATIONS DEVICES PAPER PRODUCTION – LINE 1 WET-END Drives Vacuum Pump LP Vacuum Pump HP …. …. ….. PRESS Drives Loading System … …. …. PRE-DRYING Drives … …. …. POST-DRYING Drives … …. …. FINISHING BASE PAPER Calendering Drive Reeling Drive … …. …. OFF-LINE OR ON-LINE COATING Kitchen Pump and Auxiliaries Coating Machines Drives IRs (electrical) Reeling drives … …. ….

SHARE

SECTION

EMISSIONS

POWER RELATED EMISSIONS

ELECTRICITY

Tabel 3.3. Perhitungan Power Related Emissions (Lanjutan-1)

kWh/t

kg CO2/t

%

Halaman 29 dari 78

UNIT OPERATIONS DEVICES FINISHING SECTION SURFACE FINISHING Matt-On-line Drives Super-calendars Drives Embossing Drives FINAL TREATING Winding Drives Sheeting drives SHIPPING Packaging Drives … …. …. GENERAL SERVICES COMPRESSED AIR SYSTEM Compressor …. …. ….. LIGHTNING SYSTEM Light … …. …. WASTE WATER TREATMENT Pump and Agitator … …. …. HVAC SYSTEMS Heating, Ventilating and Air Cooling OTHER AUXILIARIES Other significant devices … …. ….

SHARE

SECTION

EMISSIONS

POWER RELATED EMISSIONS

ELECTRICITY

Tabel 3.3. Perhitungan Power Related Emissions (Lanjutan-2)

kWh/t

kg CO2/t

%

Halaman 30 dari 78

UNIT OPERATIONS DEVICES

SHARE

SECTION

EMISSIONS

STEAM RELATED EMISSIONS

ELECTRICITY

Tabel 3.4. Perhitungan Steam Related Emissions

kWh/t

kg CO2/t

%

PAPER PRODUCTION WET-END Steam Box Paper Machine …. …. ….. DRY-END Drying Cylinder (Pre Drying) Thermocompressor Pre-Coating Kitchen Tank Drying Cylinder (Post Drying) … …. …. OFF LINE OR ON LINE COATING Kitchen Tank Drying Cylinder … …. …. FINISHING SECTION SURFACE TREATMENT Specific Significant devices … …. …. HVAC SYSTEMS Heating, Ventilating, Air Cooling … …. …. GENERAL SERVICES Oil Heating Oil Heat Exchanger … …. …. … …. …. …………

Halaman 31 dari 78

SHARE

SECTION

EMISSIONS

OTHER THERMAL RELATED EMISSIONS

ELECTRICITY

Tabel 3.5. Perhitungan Other Thermal Related Emissions

kg CO2/t

%

UNIT OPERATIONS DEVICES

kWh/t

PAPER PRODUCTION – LINE 1 PRE-COATING OR SIZE PRESS IR Dryer …. …. ….. OFF LINE OR ON LINE COATING IR Dryer … …. …. FINISHING SECTION SURFACE TREATMENT Retractile oven … …. …. GENERAL SERVICES HVAC SYSTEMS Heating, Ventilating, Air Cooling … …. ….

Halaman 32 dari 78

BAB IV EMISI GAS RUMAH KACA DARI PROSES PEMBAKARAN

4.1.

Proses Pembakaran di Industri Pulp dan Kertas

Iklim global telah berubah pada tingkatan yang cukup besar karena adanya peningkatan konsentrasi GRK di atmosfer. Peningkatan konsentrasi gas CO2 di atmosfer terjadi akibat proses pembakaran bahan bakar fosil maupun pembakaran karbon yang masih terikat didalam kayu. Misalnya pada kegiatan pembakaran lahan gambut ataupun pembakaran hutan. Pada proses pembakaran bahan bakar fosil ataupun pembakaran hutan akan menghasilkan 22,02 sampai 25,69 miliar ton CO2 ke atmosfer tiap tahunnnya. Setengah dari jumlah tersebut akan berada dilapisan atmosfer dan setengahnya akan diserap oleh laut, dan tumbuhan darat. Sekitar 20% dari total peningkatan GRK di atmosfer disebabkan oleh emisi CO2 akibat pembakaran. Pada proses pembakaran, oksigen (O2) akan mengoksidasi karbon (C) sehingga akan terbentuk karbon dioksida ( CO2). Dalam proses pembakaran proses yang terjadi adalah oksidasi dengan reaksi sebagai berikut: C + O2  CO2 + panas H2 + O2  H2O + panas S + O2  SO2 + panas Pembakaran diatas dikatakan sempurna apabila campuran bahan bakar dan oksigen mempunyai perbandingan yang tepat (stoikhiometri). Bila oksigen terlalu banyak, pembakaran akan menghasilkan api Halaman 33 dari 78

oksidasi. Sebaliknya bila bahan bakarnya terlalu banyak akan menghasilkan api reduksi. Api reduksi ditandai sebagai lidah api yang panjang kadang-kadang sampai terlihat berasap. Keadaan ini disebut dengan pembakaran tidak sempurna. Oksigen untuk pembakaran, diperoleh dari udara yang terdiri dari 21% O2 dan 79% N2. Gas N2 tidak ikut bereaksi dalam proses pembakaran, namun menghisap panas dari hasil reaksi pembakaran. Untuk menentukan jumlah O2 yang tepat pada setiap pembakaran merupakan hal yang tidak mudah dan memerlukan pengalaman operasional dan pada umumnya dipakai metoda kelebihan udara (excess air). Keuntungan kelebihan udara adalah menjaga agar pembakaran terjadi sempurna dan tidak boros bahan bakar, tetapi kerugiannya adalah mengurangi panas hasil pembakaran. Kelebihan udara biasanya dijaga pada tingkat optimal. Pada banyak operasi boiler dengan berbagai jenis bahan bakar biasanya dijaga sampai 5 – 15%. Dalam proses pembakaran udara ditambahkan sebagai udara primer dan udara nonprimer, biasanya dinyatakan sebagai udara sekunder dan kadang-kadang digunakan juga udara tersier. Udara primer dicampurkan dengan bahan bakar di dalam burner (sebelum pembakaran) dan udara sekunder maupun udara tersier dimasukkan ke dalam ruang pembakaran setelah burner melalui ruang sekitar ujung burner atau melalui tempat lain pada dinding burner. Kecuali pada jenis boiler khusus pada pabrik pulp, yaitu Recovery Boiler yang bekerja secara unik dimana udara primer dimasukkan secara terpisah dengan bahan bakarnya (lindi hitam). Proses-proses pembakaran yang terjadi di pabrik pulp dan kertas umumnya adalah pembakaran untuk Halaman 34 dari 78

menghasilkan energi dan terjadi pada sistem sebagai berikut ini: 1.

Recovery boiler, merupakan boiler yang unik dimana udara primer terpisah dengan bahan bakarnya. Bahan bakar berupa lindi hitam yang diperoleh sebagai biomassa dari proses pembuatan pulp. Sekitar 70 % energi yang diperlukan untuk mengoperasikan pabrik pulp disuplai dari boiler berbahan bakar renewable ini. Karena karakteristik bahan bakarnya yang unik yaitu mengandung banyak unsur dengan kandungan C yang tidak terlalu besar (C, H,O, N,S, K, Cl, Na, inert) dan karakteristik operasi boiler yang bekerja secara oksidasi-reduksi dalam satu ruang bakar, maka emisi yang ditimbulkan praktis tidak mengandung CO2. Emisi Recovery Boiler terdiri dari TRS (total reduced sulfur) SO2, H2, CO.

2.

Power boiler, bahan bakar utama boiler ini adalah kulit kayu yang diperoleh dari proses penyiapan bahan baku kayu. Boiler ini biasanya bekerja secara co-firing, dimana bahan bakar kulit kayu dicampur dengan batu bara atau jenis biomassa lain seperti cangkang sawit, serat sawit, gambut. Emisi gas yang utama dari boiler ini adalah CO2 dan SO2.

3.

Lime kiln, merupakan tungku putar untuk membakar CaCO3 menjadi CaO yang diperlukan untuk proses kaustisasi mengubah lindi hijau menjadi lindi putih. Selama proses kalsinasi menggunakan bahan bakar cair (minyak bakar), gas (LNG) maupun gas hasil

Halaman 35 dari 78

gasifikasi batubara. CO2 dan TRS akan dilepas selama proses kalsinasi. 4.

4.2.

Insinerator, merupakan tungku untuk membakar emisi bau pada pabrik pulp yang terbentuk dari proses pamasakan bahan baku (cooking) dan pemekatan lindi hitam. Sumber emisi bau adalah noncondensible gases (NCG). Insinerator juga dapat digunakan untuk membakar limbah padat lainnya. Faktor Emisi

Proses pembakaran bahan bakar fosil dalam operasi pabrik pulp dan kertas mengeluarkan emisi (CO2, CH4 dan N2O) langsung dan tidak langsung. Tabel 4.1 menunjukkan faktor emisi dari berbagai sumber pembakaran bahan bakar fosil. Faktor emisi ini bisa membantu industri pulp dan kertas dalam menghitung emisi.

Halaman 36 dari 78

Tabel 4.1. Faktor Emisi dari berbagai sumber pembakaran bahan bakar fosil Sumber Gas alam yang digunakan boiler Minyak residu yang digunakan boiler Batubara yang digunakan boiler Bahan bakar kulit kayu dan limbah kayu Lindi Hitam

Unit

Fosil-CO2

CH4 (CO2-eq.)

N2O (CO2-eq.)

kg CO2-eq./TJ

56.100 – 57.000

13 – 357

31 – 620

kg CO2-eq./TJ

76.200 – 78.000

13 – 63

93 – 1.550

kg CO2-eq./TJ

92.900 – 126.000

15 – 294

155 – 29.800

kg CO2-eq./TJ

0

21 – 860

310 – 8.060

kg CO2-eq./TJ

42 – 630

1.550

21 – 57

0

21 – 57

1.550

Lime kiln

kg CO2-eq./TJ

Lime kalsinasi

kg CO2-eq./TJ

0 tergantung bahan bakar tergantung bahan bakar

kg CO2/ton CaCO3

440

0

0

kg CO2/ton Na2CO3

415

0

0

kg CO2-eq./TJ

74.000 – 75.300

82 – 231

620 – 9.770

Make-up CaCO3 pabrik pulp Make-up Na2CO3 pabrik pulp Minyak diesel yang digunakan kendaraan

Halaman 37 dari 78

Lanjutan Tabel 4.1. Faktor Emisi dari berbagai sumber pembakaran bahan bakar fosil Sumber Bensin dari sumber bergerak bukan jalan dan peralatan mesin – 4-stroke Bensin dari sumber bergerak bukan jalan dan peralatan mesin – 2-stroke Pengolahan air limbah anaerobik Limbah padat landfill

Unit

Fosil-CO2

CH4 (CO2-eq.)

N2O (CO2-eq.)

kg CO2-eq./TJ

69.300 – 75.300

84 – 30.900

93 – 2.580

kg CO2-eq./TJ

69.300 – 75.300

9.860 – 162.000

124 – 861

0

5,25

0

0

3.500

0

kg CO2-eq./kg CODtreated kg CO2-eq./ton limbah padat kering

Sumber : NCASI, 2005

Halaman 38 dari 78

4.3 Emisi dari Pembakaran Bahan Bakar Fosil 4.3.1. Karbondioksida (CO2) Emisi CO2 dari pembakaran bahan bakar fosil industri pulp dan kertas merupakan emisi yang mayoritas. Emisi CO2 diestimasi dari kandungan karbon atau menggunakan faktor emisi dari bahan bakar fosil yang dibakar. Dalam beberapa kasus, koreksi (reduksi) dibuat untuk karbon yang tidak teroksidasi. Industri pulp dan kertas dapat menggunakan data dari bahan bakar yang digunakan di pabrik, yang ditetapkan pemerintah, dan sumber lain seperti dari IPCC Bila memungkinkan dan lebih baik mendapatkan faktor emisi dari bahan bakar yang dibakar di pabrik dari penjual/penyedia bahan bakar tersebut, terutama untuk batu bara karena kandungan karbon, nilai panas untuk berbagai kualitas batubara sangat bervariasi. Faktor emisi CO2 dan informasi kandungan karbon bahan bakar fosil dan karbon tidak teroksidasi banyak tersedia di berbagai negara dan bervariasi untuk protokol-protokol yang ada saat ini. Tabel 4.2 memperlihatkan faktor emisi IPCC yang belum terkoreksi dan terkoreksi untuk karbon yang tidak teroksidasi. IPCC merekomendasikan faktor koreksi 0,98 untuk batubara, 0,99 untuk minyak dan produk minyak, 0,995 untuk gas, dan 0,99 untuk peat. Untuk faktor koreksi karbon yang tidak teroksidasi belum ada konsesus dari berbagai pelaporan dan perhitungan GRK protokol seperti ditunjukan pada Tabel 4.3.

Halaman 39 dari 78

Tabel 4.2. Faktor emisi CO2 IPCC Bahan bakar fosil

Faktor Emisi Belum Terkoreksi * kg CO2/TJ

Faktor Emisi Terkoreksi kg CO2/TJ

Minyak mentah 73.300 Bensin 69.300 Minyak tanah 71.900 Minyak diesel 74.100 Minyak residu 77.400 LPG 63.100 Petroleum coke 100.800 Batubata Anthrasit 98.300 Batubara Bituminous 94.600 Batubara Sub-bituminous 96.100 Lignit 101.200 Peat 106.000 Gas alam 56.100 * Faktor-faktor ini diasumsikan karbon tidak teroksidasi Sumber : NCASI, 2005

72.600 68.600 71.200 73.400 76.600 62.500 99.800 96.300 92.700 94.200 99.200 104.900 55.900

Dalam beberapa kasus, total emisi CO2 dari semua sumber pembakaran bahan bakar fosil dapat diestimasi dari masing-masing unit pembakaran secara terpisah. Contoh, jika suatu pabrik membakar gas alam dalam beberapa boiler dan infrared dryer, emisi CO2 dari pembakaran gas alam tersebut dapat diestimasi dari total gas yang digunakan.

Halaman 40 dari 78

Tabel 4.3. Rekomendasi faktor koreksi karbon yang tidak teroksidasi dari berbagai dokumen pedoman Batubara Minyak Gas Alam Sumber (%) (%) (%) IPCC (1997c) 98 99 99,5 Environment Canada (2004) EPA Climate Leaders (USEPA 2003) DOE 1605b (USDOE 1994) EPA AP-42 (USEPA 1996, 1998a,b,c) Sumber : NCASI, 2005

99 99

99 99

99,5 99,5

99 99

99 99

99 99,9

4.3.1.a. Emisi CO2 dari Lime Kiln dan Kalsinasi Pabrik Kraft Emisi CO2-fosil dari lime kiln dan kalsinasi pabrik kraft diestimasi menggunakan pendekatan yang sama seperti untuk pembakaran bahan bakar fosil dengan menentukan seberapa banyak bahan bakar fosil yang digunakan di kiln dan menggunakan informasi kandungan karbon bahan bakar atau faktor emisi. Emisi CO2 ini dilaporkan bersama dengan emisi CO2 bahan bakar fosil. Tabel 4.4. Faktor emisi untuk Lime Kiln dan Kalsinasi pabrik kraft Bahan Bakar

Emisi (kg/TJ) Lime kiln pabrik kraft Kalsinasi pabrik kraft CO2

Minyak residu Minyak distilat Gas alam Biogas

CH4

N2O

*

2,7

*

73.400 * 55.900 0

76.600

CO2

CH4

N2O

0

76.600

2,7

0,3

2,7 2,7

0 0

73.400 55.900

2,7 2,7

0,4 0,1

2,7

0

0

2,7

0,1

Sumber : NCASI, 2005

Halaman 41 dari 78

Walaupun CO2 yang dilepaskan dari pembakaran CaCO3 di kiln dan kalsinasi, karbon yang lepas dari CaCO3 adalah karbon biomassa yang berasal dari kayu dan ini tidak dimasukkan kedalam total emisi tetapi dilaporkan terpisah sebagai emisi biomassa. Untuk emisi CH4, IPCC menyarankan faktor emisinya 1,0 kgCH4/TJ untuk lime kiln berbahan bakar minyak dan 1,1 kgCH4/TJ untuk lime kiln berbahan bakar gas. Faktor emisi yang disarankan IPCC seperti pada Tabel 4.4. 4.3.1.b. Emisi CO2 dari tambahan karbonat (make-up carbonates)di pabrik pulp Kehilangan natrium dan kalsium di sistem pemulihan biasanya ditambahkan bahan kimia non-karbonat dan menggunakan sejumlah kecil CaCO3 dan Na2CO3. Kandungan karbon dalam bahan kimia ini adalah berasal dari bahan bakar fosil. Dalam perhitungan, diasumsikan bahwa karbon dari tambahan bahan kimia ini melepaskan CO2 dari lime kiln atau tungku pemulihan (recovery furnace). Emisi-emisi ini diestimasi dengan asumsi bahwa semua karbon dalam CaCO3 dan Na2CO3 yang digunakan di pemulihan dan kaustisasi lepas ke atmosfir. Faktor konversi untuk estimasi emisi fosil-CO2 yang lepas dari penggunaan tambahan (make-up) CaCO3 dan Na2CO3 di pabrik Pulp ditunjukkan dalam Tabel 4.5.

Halaman 42 dari 78

Tabel 4.5. Faktor emisi dari tambahan (make-up) CaCO3 dan Na2CO3 pabrik Pulp Sumber

Faktor Emisi

Make-up CaCO3

440 kg CO2/ton CaCO3

Make-up Na2CO3

415 kg CO2/ton Na2CO3

Sumber : NCASI, 2005

4.3.2. Metan (CH4) dan Nitrogen oksida (N2O) Emisi Metan (CH4) dan Nitrogen (N2O) dari pembakaran bahan bakar fosil biasanya sangat kecil dibandingkan terhadap emisi CO2. Perusahaan akan sering menggunakan Tabel 1 untuk melihat bahwa emisi Metan (CH4) dan Nitrogen oksida (N2O) dari pembakaran bahan bakar fosil adalah insignifikan dibandingkan dengan emisi CO2. Estimasi emisi Metan (CH4) dan Nitrogen oksida (N2O) biasanya akan mencakup pemilihan faktor emisi yang paling sesuai dengan bahan bakar dan jenis unit pembakarannya. Biasanya untuk pembakaran bahan bakar fosil seperti di boiler, faktor emisi yang direkomendasikan berdasarkan data bahan bakar yang digunakan di pabrik, data yang ditetapkan pemerintah, dan data dari sumber lain seperti dari IPCC Faktor emisi CH4 dan N2O menurut IPCC untuk perhitungan emisi dari semua sumber pembakaran disajikan pada Tabel 4.6.

Halaman 43 dari 78

Tabel 4.6. Faktor emisi CH4 dan N2O menurut IPCC Bahan Bakar Faktor Emisi CH4 Faktor Emisi (kg/TJ) N2O (kg/TJ) Batubara Gas alam Minyak Kayu dan residu kayu

10

1,4

5 2 30 Sumber : NCASI, 2005

0,1 0,6 4

Faktor emisi CH4 dan N2O menurut IPCC untuk estimasi emisi berdasarkan bahan bakar dan informasi teknologi secara detail ditunjukkan pada Tabel 4.7. Faktor emisi untuk CH4 dan N2O baik menurut IPCC adalah berdasarkan emisi tidak terkontrol.

Halaman 44 dari 78

Tabel 4.7. Faktor emisi CH4 and N2O untuk boiler industri menurut IPCC Bahan Bakar

Teknologi

Batu bara bituminous Batu bara sub-bituminous Batu bara bituminous Batu bara sub-bituminous

Overfeed Boiler stoker Overfeed Boiler stoker Underfeed boiler stoker Underfeed boiler stoker

Batu bara bituminous Batu bara bituminous Batu bara bituminous Batu bara bituminous Batu bara bituminous Batu bara sub-bituminous Anthrasit Minyak residu Minyak distilat Gas alam Gas alam Gas alam Gas alam Gas alam Sumber : NCASI, 2005

Pulverized Pulverized Pulverized Spreader stoker Fluidized bed Fluidized bed

Boiler Turbin Int. comb. engine Int. comb. engine Int. comb. engine

Konfigurasi

Dry bottom, wall fired Dry bottom, tang.fired Wet bottom Circulating or bubbling Circulating or bubbling

2-cycle lean burn 4-cycle lean burn 4-cycle rich burn

kg CH4/TJ 1,0 1,0 14 14

kg N2O/TJ 1,6 1,6 1,6 1,6

0,7 0,7 0,9 1,0 1,0 1,0 10 3,0 0,2 1,4 0,6 17 13 2,9

1,6 0,5 1,6 1,6 96 96 1,4 0,3 0,4 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

Halaman 45 dari 78

4.3.3. Perhitungan Emisi dari Pembakaran Bahan Bakar Fosil Perhitungan emisi CO2 hasil pembakaran bahan bakar fosil adalah berdasarkan banyaknya energi yang di konsumsi (Ek) dan faktor emisi CO2 yaitu dihitung dengan persamaan berikut : Emisi CO2 (ton CO2/th) = (Ek) (FECO2) = Q x ρ x NCV x FECO2 = m x NCV x FECO2.........................................................................................................Pers (4.1) dimana: Ek m Q ρ NCVbahan bakar FECO2

= banyaknya energi yang di konsumsi (TJ/th) = Banyaknya bahan bakar yang dibakar (kg/tahun) = Banyaknya bahan bakar yang dibakar (m3/tahun) = Densiti bahan bakar (kg/m3) = Net Calorific Value (NCV) bahan bakar (TJ/kiloton) = Faktor Emisi gas CO2 (Ton CO2/TJ)

Sedangkan perhitungan emisi CH4 dan N2O hasil pembakaran bahan bakar fosil adalah berdasarkan banyaknya energi yang di konsumsi (Ek), faktor emisi CH4, faktor emisi N2O dan Global Warming Potential (GWP) untuk gas CH4 yaitu 21 dan untuk gas N2O yaitu 310 (Catatan pada Tabel 1.1) yang dihitung dengan persamaan berikut : Emisi CH4 (ton CH4/th) = (Ek) (FECH4) ……………………Pers (4.2) Emisi CH4 (ton CO2 eq./th) = (Ek) (FECH4) (GWPCH4) … Pers (4.3) dimana: FECH4 (GWPCH4)

= Faktor Emisi gas CH4 (Ton CO2/TJ) = 21 CO2

Halaman 46 dari 78

Emisi N2O (ton N2O/th) = (Ek) (FEN2O) ……………….. Pers (4.4) Emisi N2O (ton CO2 eq./th) = (Ek) (FEN2O)(GWPN2O) … Pers (4.5) dimana: FEN2O (GWPN2O)

= Faktor Emisi gas CO2 (Ton CO2/TJ) = 310 CO2

Total GRK (ton CO2/th) = Emisi CO2 + Emisi CH4 + Emisi N2O ...……………… Pers (4.6) Contoh – contoh Perhitungan: Contoh No.1. Suatu pabrik menggunakan boiler kecil dan infrared dryer. Pabrik mencatat pemakaian gas alam dalam setahun sebesar 17.000.000 m3. Pabrik memutuskan untuk mengestimasi emisi dari semua konsumsi gas alam. Pabrik tidak memiliki data kandungan karbon dalam gas alam. Tetapi menggunakan faktor emisi IPCC yaitu 55,9 ton CO2/TJ. Pabrik menggunakan faktor emisi CH4 and N2O dari Tabel 4.6 (5 kg CH4/TJ dan 0,1 kg N2O/TJ). Pabrik memperkirakan NCV gas alam sebesar 52 TJ/kiloton dan densitinya 0,673 kg/m3. Estimasi emisi dalam setahun adalah sebagai berikut : Emisi CO2 (ton CO2/th) = (Ek) (FECO2) = Q x ρ x NCV x FECO2 = (17 x 106 m3 gas/th) x (0,673 kg/m3) x (52 TJ/kiloton) = 595 TJ/th Emisi CO2 (ton CO2/th) = (595 TJ/th) x (55,9 ton CO2/TJ) = 33.300 ton CO2/th Emisi CH4 (ton CH4/th) = (Ek) (FECH4) = (595 TJ /th) x (5 kg CH4/TJ) = 2.975 kg CH4/th = 2,975 ton CH4/th Ek

Halaman 47 dari 78

Emisi CH4 (ton CO2 eq./th) = Emisi CH4 (ton CH4/th) (GWPCH4) = (2,975 ton CH4/th ) (21) = 62,5 ton CO2-eq./th Emisi N2O (ton N2O/th) = (Ek) (FEN2O) = (595 TJ/th) (0,1 kg N2O/TJ) = 59,5 kg N2O/th = 0,06 ton N2O/th Emisi N2O (ton CO2 eq./th) = Emisi N2O (ton N2O/th) (GWPN2O) = (0,06 ton N2O/th) (310) = 18 ton CO2-eq./th Total emisi GRK = Emisi CO2 + Emisi CH4 + Emisi N2O = 33.300 + 62,5 + 18 = 33.381 ton CO2-eq./th Contoh No 2. Boiler menghasilkan 350.000 kg steam per jam (sekitar 770.000 lb/jam). Dalam setahun pabrik mencatat bahwa boiler mengkonsumsi batubara sebanyak 370.000 ton yang memiliki nilai kalor rata-rata 13,000 Btu HHV/lb. Kasus 1: Emisi CO2 berdasarkan kandungan karbon bahan bakar Kandungan karbon batu bara yang dibakar di boiler (80,1% w/w). Pabrik memutuskan menggunakan koreksi IPCC untuk kadar karbon yang tidak terbakar dalam coal-fired boiler (karbon tidak terbakar 2%). Pabrik memutuskan menggunakan IPCC untuk faktor emisi untuk CH4 dan N2O dari Tabel 4.7 dan faktor emisi dry bottom, wall fired boilers burning pulverized bituminous coal menurut IPCC adalah 0,7 kg CH4/TJ NCV dan 1,6 kg N2O/TJ NCV. Pabrik mengasumsikan bahwa NCV untuk batubara 5% lebih rendah dari GCV. Halaman 48 dari 78

Emisi CO2, CH4, dan N2O setahun diestimasi sebagai berikut. Emisi CO2 (ton CO2/th) = m x kandungan karbon batubara x (1 - % karbon tidak terbakar) x (BM CO2/BM karbon) = (370.000 ton/th batubara) x (0,801 ton karbon/ton batubara) x (0,98 ton karbon terbakar) x (44 mg CO2 / 12 mg carbon) = 1.065.000 ton CO2/th Emisi CH4 (ton CH4/th) = (Ek) (FECH4) = (m x NCV)(FECH4) = (370.000 tons batubara/th) (2.000 lb/1 ton) (13.000 Btu GCV/lb) (0,95 NCV) (1.055 J/Btu) (1TJ/1012J) (0,7 kg CH4/TJ NCV) = 6.750 kg CH4/th = 6,75 ton CH4/th Emisi CH4 (ton CO2-eq./th) = Emisi CH4 (ton CH4/th) (GWPCH4) = (6,75 ton CH4/th ) (21) = 142 ton CO2-eq./th Emisi N2O (ton N2O/th) = (Ek) (FEN2O) = (m x NCV)(FEN2O) = (370.000 ton batubara/th) (2.000 lb/1 ton) (13.000 Btu GCV/lb) (0,95 NCV) (1.055 J/Btu) (1TJ/1012J) (1,6 kg N2O/TJ NCV) = 15,4 ton N2O/th Emisi N2O (ton CO2-eq./th) = Emisi N2O (ton N2O/th) (GWPN2O) = (15,4 ton N2O/th ) (310) = 4.780 ton CO2-eq./th Total emisi GRK = Emisi CO2 + Emisi CH4 + Emisi N2O = 1.065.000 + 142 + 4.780 = 1.070.000 ton CO2-eq./th Kasus 2: Emisi CO2 berdasarkan faktor emisi Pabrik tidak mempunyai data kandungan karbon batubara yang dibakar diboiler. Pabrik menggunakan faktor emisi menurut IPCC untuk CO2 adalah 94,6 ton CO2/TJ NCV. Pabrik memutuskan menggunakan koreksi IPCC untuk kadar karbon yang tidak terbakar dalam coal-fired boiler (2% karbon tidak terbakar). Halaman 49 dari 78

Emisi CO2 yang belum terkoreksi : Emisi CO2 (ton CO2/th) = (Ek) (FECO2) = m x NCV x FECO2 = 370.000 tons batubara/th (2.000 lb/1 ton) (13.000 Btu GCV/lb) (0,95)(1.055 J/Btu) (1TJ/1012J) (94,6 ton CO2 /TJ NCV) = 912 x 103 ton CO2/th Emisi CO2 terkoreksi 2% karbon tak terbakar = (912 x 103 ton CO2/th) (1 – 0,02) = 894 x 103 ton CO2/th Emisi CH4 (ton CH4/th) = (Ek) (FECH4) = (m x NCV)(FECH4) = (370.000 tons batubara/th) (2.000 lb/1 ton) (13.000 Btu GCV/lb) (0,95 NCV/GCV) (1.055 J/Btu) (1TJ/1012J) (0,7 kg CH4/TJ NCV) = 6.750 kg CH4/th = 6,75 ton CH4/th Emisi CH4 (ton CO2-eq./th) = Emisi CH4 (ton CH4/th) (GWPCH4) = (6,75 ton CH4/th ) (21) = 142 ton CO2-eq./th Emisi N2O (ton N2O/th) = (Ek) (FEN2O) = (m x NCV)(FEN2O) = (370.000 ton batubara/th) (2.000 lb/1 ton) (13.000 Btu GCV/lb) (0,95 NCV/GCV) (1.055 J/Btu) (1TJ/1012J) (1,6 kg N2O/TJ NCV) = 15,4 ton N2O/th Emisi N2O (ton CO2-eq./th) = Emisi N2O (ton N2O/th) (GWPN2O) = (15,4 ton N2O/th ) (310) = 4.780 ton CO2-eq./th Total emisi GRK = Emisi CO2 + Emisi CH4 + Emisi N2O = 894.000 + 142 + 4.780 = 898.922 ton CO2-eq./th Contoh No. 3. Lime kiln pabrik kraft berbahan bakar gas alam berkapasitas 1000 ton/hari. Pabrik mencatat penggunaan gas alam per tahun sebesar 28,6 x 106 lb dengan nilai kalornya 21.000 Btu GCVV/lb , NCV = 0,9 GCV dan densitinya 0,77 kg/m 3. Faktor emisi CO2 gas alam berdasarkan IPCC dari boilers yang digunakan di lime kiln adalah 55,9 ton CO2/TJ (setelah dikoreksi 0,5% karbon tidak teroksidasi). Untuk CH4, pabrik memutuskan menggunakan faktor emisi untuk lime kiln pabrik kraft adalah 2,7 Halaman 50 dari 78

kg CH4/TJ) dan mengasumsikan bahwa emisi N2O diabaikan. Emisi dari kiln diestimasi sebagai berikut: Emisi CO2 (ton CO2/th) = (Ek) (FECO2) = m x NCV x FECO2 = (28,6 x 106 lb gas/th) (21.000 Btu GCV/lb)(0,9 NCV/GCV) (1,055 x 10-6 GJ/Btu) (55,9 ton CO2/TJ) = 31.900 ton CO2/th Emisi CH4 (ton CH4/th) = (Ek) (FECH4) = (m x NCV)(FECH4) = (28,6 x 106 lb gas/th) (21.000 Btu GCV/lb)(1 NCV/0,9 GCV) (1,055 x 10-6 GJ/Btu) (2,7 kg CH4/TJ) = 1.540 kg CH4/th Emisi CH4 (ton CO2-eq./th) = Emisi CH4 (ton CH4/th) (GWPCH4) = (1.540 kg CH4/th ) (21) = 32 ton CO2-eq. Emisi N2O : Menurut analisa IPCC pembentukan pembakaran di lime kiln tidak signifikan

N2O

dalam

proses

Total emisi GRK = 31.900 + 32 + 0 = 31.900 CO2-eq./th Contoh No.4. Pabrik kraft berkapasitas 2.000 ton per hari menggunakan CaCO3 sebagai make-up sekitar 7.000 ton per tahun di area kaustisasi (make-up rate sekitar 2%). CaCO3 dari sumber karbonat yang berasal dari fosil bukan dari biomassa. Emisi CO2 (ton/th) = Mu x FECaCO3 dimana: Mu = banyaknya make-up CaCO3 (ton/th) FECaCO3 = Faktor emisi CaCO3 (CO2/ton CaCO3) Emisi CO2 (ton/th) = (7.000 ton CaCO3/th) (440 kg CO2/ton CaCO3 ) = 3.080.000 kg CO2/th = 3.080 ton CO2/th Halaman 51 dari 78

4.4.

Emisi dari Pembakaran Bahan Bakar Biomassa

4.4.1. Emisi CO2 Banyak industri pulp dan kertas menghasilkan lebih dari setengahnya kebutuhan energinya dari bahan bakar biomassa yang direkoveri dari limbah industri dan aliran proses. CO2 yang dihasilkannya bilamana biomassa dibakar tidak termasuk dalam total emisi tetapi dilaporkan sebagai informasi tambahan. Bahan bakar yang termasuk biomassa berdasarkan IPCC adalah sebagai berikut:  Kayu dan sisa kayu  Arang  Kotoran ternak  Limbah dan residu pertanian  Limbah padat industri dan domestik  Bagas  Bio-alkohol  Lindi hitam  Gas landfill  Gas lumpur Emisi CO2 dari pembakaran peat masuk kedalam perhitungan total emisi GRK. 4.4.2. Emisi CH4 dan N2O Walaupun CO2 dari pembakaran biomassa tidak termasuk emisi, tetapi emisi CH4 dan N2O dari pembakaran biomassa kadang-kadang dimasukan karena gas-gas ini tidak ikut dalam proses resirkulasi CO2 di atmosfir. Oleh karena itu perangkat perhitungan melengkapinya untuk membantu estimasi emisi gasgas ini. Bila perusahaan mempunyai data spesifik yang mewakili untuk estimasi emisi CH4 dan N2O, maka perhitungannya harus menggunakan data tersebut. Kecuali bila diperlukan menggunakan faktor emisi yang tersedia. Tabel 4.8 menunjukkan faktor emisi untuk CH4 dan N2O dari pembakaran biomassa dari berbagai sumber. Halaman 52 dari 78

Tabel 4.8. Faktor emisi CH4 dan N2O dari pembakaran biomassa Uraian Faktor Emisi

Kg CH4/TJ

Kg N2O/TJ

Referensi

Kayu dan limbah kayu dan selain biomassa dan limbah

30

4

Tier 1 – IPCC 1997c

Emisi tak terkendali di boiler stoker bahan bakar kayu

15

-

Tier 2 – IPCC 1997c

Rata-rata untuk pembakaran residu kayu Rata-rata pembakaran peat atau kulit kayu di circulating fluidized bed boiler Rata-rata pembakaran peat atau kulit kayu di bubbling fluidized bed boiler Boiler stoker bahan bakar residu kayu sebelum 1980 Boiler stoker bahan bakar residu kayu sebelum 1980 setelah wet scrubber Boiler bahan bakar kayu Kayu sebagai bahan bakar

9,5

5,9

USEPA 2001

1

8,8

Fortum 2001

2

<2

Fortum 2001

8,2

-

NCASI 1980

2,7

-

NCASI 1985

41 24

3,1 3,4

Limbah kayu Median faktor emisi limbah

30 12

5 4

1 - 40

1,4 – 75

<1 2,5

<1 -

Boiler bahan bakar limbah kayu

Recovery furnaces Recovery furnace Recovery furnace –lindi hitam

JPA 2002 AEA Tech. 2001 Swedish EPA 2004 EEA 2004 Fortum 2001 JPA 2002 Halaman 53 dari 78

Lanjutan Tabel 4.8. Faktor emisi CH4 dan N2O dari pembakaran biomassa Uraian Faktor Emisi Kg CH4/TJ Kg N2O/TJ Referensi Lindi hitam 30 5 Swedish EPA2004 Median faktor emisi untuk lindi hitam 2,5 2 1 –17,7 1 – 21,4 EEA 2004 Sumber : NCASI, 2005

Halaman 54 dari 78

4.4.2.1. Pembakaran bahan bakar campuran biomassa dan fosil di boiler NCASI menyarankan untuk perhitungan pembakaran bahan bakar campuran biomassa dan fosil di boiler, diestimasi dari total panas input ke boiler dan faktor emisi CH4 dan N2O untuk biomassa. Contoh No.5 Suatu pabrik mempunyai boiler circulating fluidized bed (CFB) bahan bakar kulit kayu berkapasitas 250.000 kg uap/jam (550.000 lb/jam). Dalam setahun, boiler membakar kulit kayu sebanyak 6,9 x 106 GJ kulit kayu dan 0,8 x 106 GJ minyak residu. Pabrik memutuskan menggunakan faktor emisi minyak residu menurut IPCC (76,6 ton CO 2/TJ, setelah dikoreksi 1% karbon tidak teroksidasi) dan estimasi emisi CH4 dan N2O berdasarkan Fortum untuk CFB boiler. Faktor emisi yang ditemukan oleh Fortum, dalam Tabel 4.8 adalah 1 kg CH4/TJ dan 8,8 kg N2O/TJ. Emisi CO2 dari bahan bakar fosil = (Ek) (FECO2) = (0,8 x 106 GJ/th) (1 TJ/1000 GJ) (76,6 ton CO2/TJ) = 61.300 ton CO2/th Emisi CH4(ton CH4/th) = (Ek) (FECH4) Ek = total input panas = (6,9 x 106 GJ/th) + (0,8 x 106 GJ/th) = 7,7 x 106 GJ/th = 7,7 x 103 TJ/th = 7,7 x 103 TJ/th x 1 kg CH4/TJ = 7.700 kg CH4/th = 7,7 ton CH4/th Emisi CH4 (ton CO2-eq./th) = Emisi CH4 (ton CH4/th) (GWPCH4) = (7,7 ton CH4/th) (21) = 162 ton CO2-eq./th.

Halaman 55 dari 78

Emisi N2O (ton N2O/th) = (Ek) (FEN2O) Ek = total input panas = 7,7 x 103 TJ/th = 7,7 x 103 TJ/th x 8,8 kg N2O/TJ = 67.800 kg N2O/th = 67,8 ton N2O/th Emisi N2O (ton CO2-eq./th) = Emisi N2O(ton N2O/th) (GWPN2O) = (67,8 ton N2O/th) (310) = 21,000 ton CO2-eq./th Total emisi CO2 eq.

= 61.300 + 162 + 21.000 = 82.500 ton CO2-eq./th

4.5. Emisi yang berkaitan dengan listrik impor Konsumsi daya atau uap (air panas) yang dibeli dari perusahaan lain yang digunakan untuk kegiatan operasi pabrik termasuk kedalam pembentukan emisi tidak langsung. Perusahaan disarankan menghitung juga emisi tidak langsung ini dan melaporkannya secara terpisah dari emisi langsung. 4.5.1. Impor Listrik Perhitungan emisi GRK dari listrik yang dibeli berdasarkan faktor emisi dari penghasil listrik dan dilaporkan dalam CO2-eq.. Perusahaan harus menghitung seluruh emisi tidak langsung dari kegiatan proses produksinya dari listrik yang dibeli. Contoh Perhitungan : Suatu industri kertas membeli 300TJ daya listrik (83.300 MWh) dalam setahun. Faktor emisi listrik rata-rata yang diperoleh dari penghasil listrik adalah 0,991 kg CO2eq./kWh.

Halaman 56 dari 78

Estimasi emisi CO2 berkaitan dengan pembelian listrik ini adalah : = 83.300 MWh/th = 83,3x106 kWh/th = (83,3x106 kWh/th)( 0,991 kg CO2eq./kWh) = 82,6x106 kg CO2eq./th = 82.600 ton CO2eq./th.

Halaman 57 dari 78

BAB V EMISI GAS RUMAH KACA DARI PENGELOLAAN LINGKUNGAN

5.1. Metoda Perhitungan Emisi Gas Carbon dari Proses Landfill Perhitungan gas rumah kaca yang dihasilkan dari landfill adalah gas yang pada dasarnya berasal dari sistem pengumpulan dan pembakaran gas, termasuk didalamnya emisi CH4 yang dihasilkan dari aktivitas mikroba yang teroksidasi menjadi CO2.. Demikian pula adanya emisi CO, CH4, dan N2O yang merupakan hasil pembakaran bahan bakar penggerak blower maupun dari operasi peralatan seluruh konstruksi yang ada, dan sistem flare termasuk pula dihitung. Gas CO2 yang dipancarkan langsung dari landfill adalah tidak termasuk dalam perhitungan GRK, hal ini disebabkan bahwa gas CO2 yang dihasilkan pada landfill yang pertama adalah berasal dari sumber biogenik, jadi emisi CO2 tersebut tidak menambah konsentrasi CO2 di atmosfer. Sedangkan emisi CH4 yang terlepas dari penutup atau yang berasal dari kebocoran valve ataupun seal tidak diperhitungkan sebab emisi CH4 ini hampir tidak ada. Kebocoran adalah dapat merupakan menjadi penambahan atau pengurangan dalam perhitungan emisi gas rumah kaca. Yang mendasari konsep ini adalah hanya dari kegiatan utama yang dapat menghasilkan pengaruh dalam penetapan penggantian kerugian oleh proyek. Untuk standar kinerja ini kebocoran adalah sebagai pembatasan terhadap adanya pergantian-pemindahan aktivitas keterkaitannya dengan emisi gas.

Halaman 58 dari 78

Pemantauan terhadap kegiatan pengumpulan dan pembakaran gas landfill adalah dengan cara pengukuran langsung. Pengukuran volume gas dan konsentrasi CH4 dilakukan pada aliran gas akhir yang menuju ke flare. Untuk proyek GRK offset pada landfill yang sudah ada sistem pengumpul dan pembakaran gas, maka pemantauan harus dilakukan terpisah dari sistem yang sudah tersedia. Metoda untuk pemantauan destruksi metan pada landfill dapat dilakukan secara langsung terhadap 2 parameter terukur: 1. Laju aliran gas yang menuju ke alat pembakar 2. Kandungan CH4 dalam aliran gas Ada alat instrumen yang digunakan untuk melakukan pemantauan rutin bulanan yaitu flowmeter gas dan komposisi meter gas. Data yang diperoleh untuk menghitung gas CH4 yang terbakar selama sebulan adalah dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

dimana : - V = total volume aliran (Cfm)

- t = perioda pengukuran (min)

waktu

- C = konsentrasi CH4 dlm aliran - 0,99 = efisiensi destruksi gas (%) - 0,0422 = lb CH4/scf (pada - 0,454/1000 = faktor konversi 60ºF) (lb/ton) - T = temperatur gas (ºR) - P = tekanan gas (atm)

Halaman 59 dari 78

Perhitungan gas rumah kaca pada suatu kegiatan digunakan sebagai dasar untuk mengestimasi sejauh mana potensinya menjadi penyebab terjadinya perubahan iklim. Faktor yang disebut sebagai Global Warming Potentials (GWP) dapat digunakan untuk mengkonversi GRK non CO2 ke dalam jumlah CO2. Di dalam kegiatan landfill, menurut Kyoto Protocols hanya emisi gas CH4 saja yang ditetapkan dalam perhitungan GRK, sebab CO2 dari landfill adalah terbentuk dari biomassa carbon, sedangkan emisi gas N2O diasumsikan untuk diabaikan karena relatif tidak ada. Faktor GWP untuk emisi gas CH4 adalah 21, artinya setiap 1 gram CH4 equivalen dengan 21 gram CO2. Estimasi terhadap landfill atas kontribusinya sebagai sumber GRK adalah = 3500 kg CO2 eq. per ton limbah padat kering. Nilai estimasi tersebut berdasar atas asumsiasumsi sebagai berikut: -

Limbah yang masuk landfill mengandung 50% organik carbon Organik yang terdegradasi menjadi gas adalah sebanyak 50% Biogas yang dihasilkan mengandung 50% gas CH4 Tidak ada gas CH4 yang teroksidasi Seluruh gas CH4 terlepas di atmosfer

Pada dasarnya untuk menghitung gas CH4 yang terlepas ke atmosfer sebagai gas rumah kaca, dapat dihitung menggunakan persamaan dengan data-data terukur yang diperoleh dari hasil pemantauan di lapangan. Perhitungan untuk mengestimasi emisi landfill dibedakan terhadap landfill yang tanpa sistem pengumpul gas, dan landfill yang dilengkapi dengan sistem pengumpul gas.

Halaman 60 dari 78

5.1.1 Landfill dengan sistem pengumpul gas Masalah yang dihadapi dalam perhitungan landfill sistem ini adalah efektivitas sistem pengumpul gas yang beragam dan tidak pasti. Dilaporkan bahwa efisiensi pengumpulan gas berkisar antara 60-85% (USEPA 1998d). Meskipun demikian, pendekatan ini berdasarkan nilai yang terukur dari jumlah gas yang terkumpul. Oleh karena itu, perhitungan ini layak digunakan untuk beberapa kasus, khususnya estimasi untuk landfill industri karena data yang tersedia terbatas. Oleh karena itu, pada perhitungan landfill yang memiliki penutup dengan lapisan permeabilitas rendah dan juga dilengkapi dengan sistem pengumpul gas serta konstruksi dan pengoperasiannya sesuai standar, maka laju pembentukan gas metan dapat dihitung kembali dari: a. Pengukuran jumlah gas metan yang terkumpul b. Efisiensi pengumpulan hasil pengukuran Perhitungan ini juga mengasumsikan bahwa seluruh gas metan yang ditangkap dan dibakar dikonversi menjadi CO2 biomassa sehingga tidak termasuk sebagai GRK total. Dengan menggunakan asumsi, maka estimasi metan yang lepas ke atmosfer dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut: CH4 (m3/ tahun) yang terlepas ke atmosfer = dimana: REC FRCOLL

= jumlah gas landfill yang terkumpul (m3/ tahun) = fraksi gas yang terkumpul dari gas landfill yang dihasilkan , nilai asumsi 0,75 Halaman 61 dari 78

FRMETH OX

FRBURN

= fraksi dari metan dalam gas landfill, nilai asumsi 0,5 = fraksi dari metan yang teroksidasi di lapisan permukaan landfill, nilai asumsi 0,1 = fraksi dari metan yang terkumpul dan terbakar, sesuai kondisi spesifik

5.1.2 Landfill tanpa sistem pengumpul gas Pada umumnya landfill yang diterapkan belum dilengkapi dengan sistem pengumpul gas, maka pendekatan perhitungan sebelumnya tidak dapat digunakan. Metoda yang digunakan untuk mengestimasi gas pada landfill ini adalah dengan pendekatan model peluruhan order satu dengan nilai parameter yang diturunkan dari landfill industri pulp dan kertas. Pendekatan ini dapat digunakan untuk mengestimasi emisi gas CH4 dari landfill aktif dan non aktif. Penyederhanaan pendekatan ini cukup dapat digunakan meskipun sebenarnya jumlah atau jenis limbah yang di landfill berubah signifikan dari tahun ke tahun, atau desain dan operasi landfill dapat berubah dan dapat mempengaruhi secara signifikan produksi gas metan atau terlepasnya gas metanke atmosfer. Penyederhanaan pendekatan tersebut adalah dengan persamaan seperti berikut: CH4 dalam landfill = R L0 (e-kC – e-kT) ..................Pers (5.1) dimana: R = nilai rata-rata limbah yang dikirim ke landfill (ton/tahun) Lo = potensial ultimate produksi gas metan (m3/ ton limbah) k = konstanta laju produksi metan (tahun-1) Halaman 62 dari 78

C = waktu sejak landfill berhenti menerima limbah (tahun) T = tahun sejak landfill dibuka (tahun) (cat: R dan Lo dapat menjadi satuan untuk berat basah, berat kering, karbon organik yang dapat didegradasi, atau satuan lain tetapi R dan Lo harus dalam satuan yang sama) Tidak seluruh gas metan (CH4) yang dihasilkan dari landfill kemudian terlepas semua ke atmosfer. Untuk mengestimasi terlepasnya gas CH4 ke atmosfer, dapat digunakan persamaan dibawah ini: CH4 (m3/tahun) yang terlepas ke atmosfer = [(CH4 P - CH4 M) x (1-OX)] + [CH4 M x (1-FRBURN)]……Pers (5.2) dimana: CH4 P CH4 M OX

FRBURN

= dari pers (5.1) = jumlah metan yang terkumpul, ditentukan sesuai lahan spesifik = fraksi metan yang teroksidasi di lapisan permukaan landfill sebelum terlepaskan ke atmosfer, diasumsikan 0,1 = fraksi dari metan yang terkumpul dan dibakar, ditentukan sesuai lahan spesifik

Jika landfill berubah secara signifikan atau jika desain landfill berubah sehingga beberapa parameter pun secara substansi dapat berubah, dibutuhkan lebih banyak pendekatan yang bersangkutan, diantaranya untuk mengatasi permasalahan kompleks tersebut dengan membuat modeling produksi gas tahunan. Untuk nilai parameter Lo dan k yang dibutuhkan pada Pers. 1, nilai-nilai tersebut sangat bervariasi pada tiap protocol karena hanya berdasar data yang sangat sedikit. Halaman 63 dari 78

Untuk situasi dimana limbah yang masuk landfill adalah sludge industri pulp dan kertas sebagai sumber utama , maka nilai yang dapat digunakan untuk konstanta laju, k adalah berkisar antara 0,01 - 0,1/tahun, sehingga untuk Lo berkisar antara 50-200 m3/ ton.. Indikasi awal adalah jumlah gas yang dihasilkan di landfill pada industri produk hutan lebih kecil dari prediksi yang menggunakan nilai parameter yang dikembangkan dari sampah kota (NCASI 1999). Berdasarkan pengetahuan tersebut, maka direkomendasikan untuk tiap industri memiliki nilai faktor spesifik sendiri berdasarkan lahan dan limbahnya masingmasing. Nilai parameter yang ditunjukkan pada Tabel 5.1. direkomendasikan untuk dapat digunakan. Tabel. 5.1. Nilai L0 dan k untuk estimasi Gas Metan pada Landfill Parameter Nilai Asumsi K 0,03 (tahun-1) L0 100 m3/Mg berat kering limbah

5.1.3. Metoda Perhitungan Emisi Gas Karbon Pada Proses Insinerasi Banyak industri pulp dan kertas yang menggunakan lebih dari setengah dari energi yang dibutuhkannya dari bahan bakar biomassa hasil dari recovery limbah proses industrinya. Energi yang berasal dari biomassa tersebut dapat berasal dari kulit kayu, serbuk gergaji, limbah rejek kertas bekas, dan limbah padat lainnya termasuk sludge IPAL, yang kemudian dimanfaatkan untuk proses produksi. Energi yang dihasilkan dari pembakaran biomassa ini memiliki nilai sama dengan energi dari karbon dioksida Halaman 64 dari 78

atmosferik yang diserap oleh tanaman selama masa pertumbuhannya dan diubah menjadi senyawa organik karbon dalam biomassa. Ketika bahan bakar biomass dibakar, CO2 yang diemisikan selama proses produksi dan proses pembakaran adalah sejumlah karbon dioksida yang telah diserap selama masa pertumbuhan tanaman tersebut, oleh karena itu tidak ada kontribusi terhadap tingkat CO2 di atmosfer. Siklus karbon ini merupakan siklus tertutup, karena pohon baru yang tumbuh dapat menyerap CO2 yang terdapat di atmosfer dan menjaga pembentukan siklus karbon. Oleh karena itu, gas CO2 yang dihasilkan saat bahan bakar biomassa dibakar, tidak termasuk dalam emisi total. Namun dalam protokol GRK, mewajibkan bahwa CO2 yang berasal dari biomass dilaporkan sebagai informasi tambahan. Ini adalah pendekatan yang secara umum ditentukan oleh United Nations Framework Convention on Climate Change ( UNFCC). Oleh karena itu, dalam menjaga pelaksanaan praktek yang baik, hasil inventarisasi GRK menggunakan perhitungan yang tidak menyertakan emisi CO2 dari pembakaran biomassa. Perhitungan estimasi CO2 yang berasal dari biomassa dilakukan, akan tetapi dapat dilaporkan bila dibutuhkan. Adanya peningkatan ataupun penurunan dalam jumlah penyerapan karbon oleh hutan, dihitung untuk sistem perhitungan hutan yang komprehensif. Ini adalah penentuan pendekatan secara umum untuk inventarisasi nasional oleh UNFCC. Protokol internasional pada umumnya, termasuk IPCC, telah mengadopsi perangkat hasil konvensi oleh United Nations ( PBB) yang menyebutkan bahwa emisi dari biomass tidak ditambahkan dalam konsentrasi CO2 pada atmosfer. Namun protokol mengenai GRK dan beberapa skema laporan nasional, Halaman 65 dari 78

mewajibkan emisi tersebut diestimasi dan dilaporkan, tetapi tetap memisahkan dari emisi sebenarnya. Perhitungan ini memberikan tempat untuk penetapan nilai tersebut, dengan emisi CO2 dari pembakaran biomass dilaporkan terpisah. Informasi tentang emisi biomassa ini dapat membantu perusahaan dalam laporannya yang bertujuan untuk memenuhi aturan-aturan yang berlaku yaitu :  Untuk memastikan mengerti aturan dalam keseluruhan profil energi baik itu berupa emisi gas rumah kaca maupun emisi non gas rumah kaca.  Untuk memberikan kesadaran dan pengertian mengenai bagaimana bahan bakar biomassa dihasilkan dan digunakan dalam proses produksi pulp dan kertas Emisi CO2 yang dihasilkan dari insinerator dihitung berdasarkan kandungan total karbon dalam limbah padat dengan perbandingan komponen yang terdapat dalam campuran aliran limbah yang dibakar. Untuk insinerator yang dilengkapi dengan rekaveri energi ada perpindahan emisi melalui proses termal yang dihasilkan dari proses yang lain. Emisi yang dipindahkan ini tergantung pada nilai kalor limbah, efisiensi panas dan rekaveri tenaga (power) dan faktor gas rumah kaca yang dilepaskan ke atmosfier. Untuk limbah yang mengandung berbagai jenis komponen, nilai kalor diestimasi dengan menjumlah kan masingmasing komponen secara proporsional dalam aliran limbah. Untuk perhitungan lengkap dari emisi diperlukan estimasi efisiensi termal dan faktor emisi. Efisiensi termal keseluruhan dari insinerator tergantung pada proporsi penggunaan panas yang dapat direkaveri dari pembakaran bahan bakar, dan jumlah energi rekaveri yang digunakan

Halaman 66 dari 78

pada unit pelayanan seperti pengangkutan, pengendalian pencemaran udara tan sebagainya. Hasil pembakaran limbah padat yang bercampur dengan limbah rumahtangga diperoleh pemanfaatan panas dengan efisiensi sekitar 50% dan bila untuk pembangkit tenaga (power) efisiensinya hanya sekitar 15 – 22%. Insinerator yang dilengkapi dengan instalasi pembangkit tenaga listrik tersebut di atas dapat menghasilkan listrik 400 – 500 kwh/ton limbah dengan emisi faktor rata-rata 222 kg CO2/kwh. Sedangkan dalam bentuk panas menghasilkan 1185 kwh/ton limbah dengan faktor emisi 529 kg CO2/kWh. Di dalam penilaian energi yang didapat dari insinerasi limbah perlu diketahui perbedaan antara nilai kalor gross dan neto dari limbah yang dibakar. Nilai kalor gross (GCV) adalah jumlah energi teoritis yang maksimum dari hasil pembakaran total bahan yang dibakar dan seluruhnya membentuk gas CO2 dan uap H2O. Dalam hal ini termasuk juga energi yang dilepas oleh hasil oksidasi elemen lain seperti gas sulfur dan nitrogen, juga termasuk energi yang dibawa oleh residu atau abu. Pada prakteknya tidak seluruh energi menurut GCV dapat direkaveri. Hal ini disebabkan banyak bentuk kehilangan energi pada sistem diantaranya adalah :  Kandungan komponen anorganik dalam bahan yang dibakar membentuk abu dan residu dengan perbedaan suhu dan panas spesifik, dapat menghilangkan panas dari insinerator.  Kandungan air dalam bahan akan mengkonsumsi energi melalui penguapan dan juga terjadinya kondensasi steam menjadi bentuk air adalah merupakan bentuk kehilangan panas.

Halaman 67 dari 78

Oleh karena itu parameter yang lebih tepat untuk mengestimasi energi yang dapat direkaveri adalah dengan menghitung nilai kalor neto yang telah memperhitungkan dasar potensi kehilangan panasnya. 5.1.4. Metoda Perhitungan Emisi dari proses pengomposan Emisi gas rumah kaca yang dipancarkan dari bahan baku kompos adalah karbon dioksida (gas biogenik) dan ammonia (dari bahan baku yang mengandung konsentrasi nitrogen tinggi). Namun dalam beberapa hal, gas NO2 dan metana juga terdeteksi. Dalam beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa karbon dioksida adalah gas yang paling signifikan dilepaskan dari proses pengomposan. Karbon dioksida dalam proses pengomposan bahan organik diidentifikasi sebagai gas biogenik (US EPA, 1998). Oleh karena itu, tidak dimasukkan dalam perkiraan emisi gas rumah kaca dari fasilitas pengomposan. Beberapa penelitian proses pengomposan bahan organik dari sludge pabrik pulp dan kertas menunjukkan bahwa emisi karbon dioksida yang dihasilkan berkisar 182,6-193,2 kg CO2/ton (49,8-52,7 kg karbon / ton) dari bahan baku segar (Valzano et al, 2001). Metoda perkiraan perhitungan emisi karbon biogenik pada proses pengomposan dari bahan baku organik (Valzano, 2001) adalah sebagai berikut : 1. Tentukan berat organik karbon dalam limbah 2. Hitung jumlah mol CO2 yang terbentuk dari proses degradasi organik karbon per ton limbah (asumsi 100m3 CO2/ton bahan baku segar pada T 25oC), dengan rumus :

Halaman 68 dari 78

3.

Hitung CO2 ekivalen = mol CO2 x 0,44 kg/mole

Contoh Perhitungan : Diketahui karakteristik awal bahan baku:  Karbon total = 47,87%  Volume = 75 m3 3  Density = 537,9 kg/m  Kadar air = 71,4%  Berat kering = 11,52 ton Perhitungan : Berat karbon = 11,52 x 0,4787 = 5,52 ton karbon Berat segar = 537,9 kg/m3 x 73 m3 = 40,34 ton Perhitungan menurut Jakobsen, (1994) dalam Valzano, 2001 Asumsi : 100 m3 CO2 lepas/ton bahan baku segar (T=25oC)

Berat CO2 = 44 g/mole Jadi jumlah CO2 ekivalen per bahan baku segar = 4157 x 0,044 x1 = 182 kg 5.1.5. Digestasi anaerobik Digestasi anaerobik menghasilkan biogas. Biogas merupakan produk samping dari dekomposisi zat organik yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif. Komposisi emisi biogas umumnya terdiri dari CH4 55-70%; CO2 27- 45%; N2 0-3%; H2 0-1%; H2S<3%. Selama digestasi anaerobik, bahan organik dikonversi terutama menjadi CH4, CO2, NH3 dan gas lainnya serta

Halaman 69 dari 78

pembentukan sel biologi. Berdasarkan pada efek GRK, digestasi anaerobik ini ada 2 jenis yaitu :  Digestasi anaerobik dengan sistem penampung biogas  Digestasi anaerobik tanpa penampung biogas Metoda perhitungan emisi CO2 ekivalen adalah sebagai berikut : Tentunya jumlah total karbon dalam limbah 1. Hitung jumlah emisi gas metana yang terbentuk dengan bahan organik karbon, dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

dimana :  Coe adalah jumlah karbon tersedia untuk pembentukan biogas, kg/kg limbah)  Co adalah jumlah total karbon ( data dari hasil analisa TOC)  T adalah temperatur  16 = BM gas metana  12= BA karbon 2. Hitung emisi CO2 ekuivalen = 21 x (A – B) dimana : A = jumlah gas metana yang terbentuk B = jumlah gas metana yang dimanfaatkan sebagai energi. (sumber : http://www.anaerobic-digestion.com/html/how-tocalculate-greenhouse-ga.php)

Halaman 70 dari 78

Bilamana gas metan dari operasi pengolahan anaerobik tidak dikumpulkan dan dibakar, perlu mengestimasi gas metan yang lepas ke atmosfir. IPPC menyarankan estimasi gas metan yang lepas ke atmosfir dari pengolahan anaerobik atau sistem digestasi lumpur diestimasi menggunakan persamaan berikut : Emisi CH4 dari pengolahan anaerobik (kg/th) = (OC x FE) – B Dimana : OC = BOD atau COD umpan sistem anaerobik (kg/th) FE = Faktor Emisi, 0,25 kg CH4/kg CODumpan atau 0,6 kg CH4/kg BODumpan B = CH4 yang dikumpulkan atau dibakar Contoh perhitungan : Pabrik kertas karton mengoperasikan pengolahan anaerobik yang mengandung 10.000 kg COD/hari. Pabrik mengoperasikan pengolahan anaerobik tersesebut selama 300 hari/th. Perhitungan emisi : OC = 10.000 kg COD/hari x 300 hari/th = 3.000.000 kg COD/th CH4 yang terbentuk = 3.000.000 kg COD/th x 0,25 kg CH4/kg COD = 750 ton CH4/th Menggunakan nilai GWP = 21, maka emisi dari pengolahan anaerobik = 15.750 ton CO2eq./th

Halaman 71 dari 78

BAB VI PENUTUP

Indonesia ikut berperan serta meratifikasi protokol Kyoto melalui UU No. 17 Tahun 2004 yang berkomitmen menurunkan emisi CO2 yang berpotensi sebagai Gas Rumah Kaca. Target penurunan GRK di Indonesia ditetapkan sebesar 26% dengan pendanaan sendiri dan sebesar 41% melalui bantuan donor internasional. Menindaklanjuti komitmen tersebut, Kementerian Perindustrian bekerjasama dengan UNDP melalui program Indonesian Climate Change Trust Fund (ICCTF) menyusun pedoman perhitungan karbon untuk industri pulp dan kertas (Guidelines Carbon Calculations for Pulp and Paper Industry). Dari sumber penghasil emisi di Indonesia, sektor industri menduduki peringkat ke-4, yang diantaranya industri pulp dan kertas karena termasuk industri pengkonsumsi energi tinggi. Perkembangan teknologi dan peningkatan kapasitas produksi yang tinggi pada industri pulp dan kertas, dapat memberikan peluang penghematan energi yang sekaligus dapat mereduksi emisi secara signifikan. Komitmen pemerintah terkait penggunaan energi telah dinyatakan melalui Peraturan Pemerintah Nomor 70 tahun 2009 tentang Konservasi Energi yang mewajibkan pengguna sumber energi yang sama atau lebih besar dari 6.000 setara ton minyak (TOE) wajib melakukan konservasi energi melalui manajemen energi. Sebagai bentuk dukungan terhadap komitmen tersebut, Kementerian Perindustrian telah menyusun Program Konservasi Energi dan Pengurangan Emisi Gas Rumah Kaca di Sektor Industri pada 2010-2020. Untuk mengurangi dampak negatif dari fenomena perubahan iklim, perlu menghitung jumlah emisi karbon (CO 2) dari kegiatan industri. Protokol GRK menyediakan panduan tahap Halaman 72 dari 78

demi tahap bagi perusahaan untuk mengkuantifikasi dan melaporkan emisi. Menurut Protokol GRK, ada 3 tahapan dasar untuk pengelolaan emisi, yaitu perencanaan, perhitungan dan pelaporan. Perhitungan karbon untuk industri pulp dan kertas meliputi beberapa kegiatan, antara lain : - Identifikasi sumber-sumber emisi pada proses pembuatan pulp dan kertas - Identifikasi sumber-sumber emisi pada proses pembakaran - Identifikasi sumber-sumber emisi pada pengelolaan lingkungan, dan - Metode perhitungan emisi Karena pentingnya peran energi sebagai kebutuhan dasar dalam pembangunan yang berkelanjutan dan juga merupakan sumber emisi CO2, maka pengukuran dan perhitungan karbon pada kegiatan industri menjadi sangat penting. Data hasil perhitungan dapat digunakan sebagai tolok ukur untuk mengetahui keberlanjutan kegiatan industri, selain itu kemampuan perhitungan neraca karbon dalam menghadapi sistem baru perdagangan karbon pasca Kyoto Protocol (tahun 2012) yang disebut dengan Clean Development Mechanism (CDM).

Halaman 73 dari 78

DAFTAR PUSTAKA ------------ 2007.”Carbon Dioxide Emission Reduction Technologies and Measures in US Industrial Sector” Center for Energy and Environmental Policy, Final Report, Korea Environment Institute, February. ________ 1997., Energy efficiency Improvement and Cost Saving opportunities for the Pulp and Paper Industry”, Environmental Energy Technologies Division, Adams, Terry N., 1997. “Kraft Recovery Boilers”, Tappi Press, Atlanta, 1997 Franqois, A. 2001. “ Guide for Computing CO2 emissions Related to Energy Use” Research Scientist, CANMET Energy Diversification research Laboratory. Gavrilescu, D. 2008. “Energy from Biomass in Pulp and Paper” Environmental Engineering and Management Journal, September/October 2008, Vol.7.No.5, 537-546. Gielen, D.; Tam,C. 2006. “Energy Use, Technologies and CO2 Emissions in the Pulp and Paper Industry” WBCSD, IEA, Paris, 9 October 2006. Green, R.P., and G. Hough, 1992.“Chemical Recovery in The Alkaline Pulping Processes”, Third edition, Tappi Press, Atlanta. ICFPA, 2005, Version 1.1 July 8, “Calculation Tools for Estimating Greenhouse Gas Emissions from Pulp and Paper Mills” NCASI-USA Johan Gullichsen, Hannu Paulapuro., 1998. “Papermaking Science and Technology” Published in Cooperation with the Finnish Paper Engineers' Association and TAPPI, Helsinki, Halaman 74 dari 78

Kilponen, L., P. Ahtila., J. Parpala., Matti Pihko.,2000 “Improvement of Pulp Mill Energy Efficiency in An Integrated Pulp and Paper Mill”, Publication of the Laboratory of Energy Economics and Power Plant Engineering, Helsinki University of Technology, Lawrence, E.O., 2009. “Energy efficiency Improvement and Cost Saving opportunities for the Pulp and Paper Industry” Environmental Energy Technologies Division, US Environmental Protection Agency. “NCASI, 2005. Calculation Tools for Estimating Greenhouse Gas Emissions from Pulp and paper Mills. Research Triangle Park.NC.USA. NCASI-IFC, 2009. A Calculation Tool for Characterizing the Emissions from the Forest Products Value Chain, Including Forest Carbon. Stultz, S.C., and J.B. Kitto., 2000. “Steam / Its Generation and Use”. The Babcock & Wilcox Company Tomas, R.A. 2009. “Allocation of GHG Emissions in a Paper Mill an Application Tool to Reduce Emissions” Universitat de Girona, ISBN: 978-84-692-5159-1 US EPA 2008. Climate Leaders Greenhouse Gas Inventory Protocol Offset Project Methology for landfill methane collection and combustion. Climate Protection Partnerships Division. Tersedia pada http:/www.epa.gov/climateleaders/resources/optionalmodule.html US EPA, 2010. “Available and Emerging Technologies for Reducing Greenhouse Gas Emissions from the Pulp and Paper Manufacturing Industry” October’ Halaman 75 dari 78

Valzano. F; Jackson M., Campbell A.; 2001. Greenhouse Gas Emissions from Composting Facilities. ROU. The Ubiversiy of New South Wales. Australia. Worrell, E.; Martin, N. 2000.“Opportunities to Improve Energy Efficiency in the U.S. pulp and Paper Industry” Ernest Orlando Lawrence, Berkely National Laboratory Udgata, T. 2005. “Global Warming and Paper Industries Roles”, W&F Snippet, Vol.9 Issue 7.

Halaman 76 dari 78

LAMPIRAN 1 TABEL KONVERSI SATUAN UNTUK ENERGI

Halaman 77 dari 78

Halaman 78 dari 78

Halaman 1 dari 78

MINISTRY OF INDUSTRY CENTER FOR PULP AND PAPER RESEARCH AND DEVELOPMENT Jl. Raya dayeuhkolot No 132, Kotak Pos 1005. Bandung 40258 Telp (022) 5202980 & 5202871; Fax (022) 5202871

CARBON CALCULATION GUIDELINE FOR PULP AND PAPER INDUSTRY IN IMPLEMENTATION OF ENERGY CONSERVATION AND CO2 EMISSION REDUCTION IN INDUSTRIAL SECTOR (PHASE 1)

CENTER FOR GREEN INDUSTRY AND ENVIRONMENT ASSESSMENT AGENCY FOR INDUSTRIAL POLICY, CLIMATE AND QUALITY ASSESSMENT

2011

i

CARBON CALCULATION GUIDELINE FOR PULP AND PAPER INDUSTRY IN IMPLEMENTATION OF ENERGY CONSERVATION AND CO2 EMISSION REDUCTION IN INDUSTRIAL SECTOR (PHASE 1) FOUNDER Industry Minister M.S Hidayat

ADVISOR Arryanto Sagala

STEERING COMMITTTEE Tri Reni Budiharti Shinta D. Sirait

AUTHORS Ngakan Timur Antara Susi Sugesty Henggar Hardiani Sri Purwati Yusup Setiawan Heronimus Judi Tjahyono Rini S Soetopo Yuniarti Puspita Kencana Teddy Kardiansyah EDITORS Sangapan Denny Noviansyah Yuni Herlina Harahap Wiwiek Sari Wijiastuti Patti Rahmi Rahayu

PUBLISHED BY Center for Pulp and Paper Research and Development Center for Green Industry and Environment Assessment Agency for Industrial Policy, Climate and Quality Assessment

PRINTED BY MINISTRY OF INDUSTRY

ii

CARBON CALCULATION GUIDELINE FOR PULP AND PAPER INDUSTRY IN IMPLEMENTATION OF ENERGY CONSERVATION AND CO2 EMISSION REDUCTION IN INDUSTRIAL SECTOR (PHASE 1) st

1 Edition. Jakarta : Ministry of Industry, January 2011 xiii + 80 pages.

Version: Presented in Bahasa Indonesia and English

Publisher Address: Ministry of Industry Jl. Gatot Subroto Kav. 52-53 Jakarta Selatan 12950

ISBN:.......................

iii

FOREWORD

Praise the Lord giving us His mercy and grace so this Carbon Calculation Guideline For Pulp and Paper Industry within the framework of Implementation of Energy Conservation and CO2 Emission Reduction in Industrial Sector (Phase 1) can be finalized in time. This Guideline is structured to enhance knowledge in implementation of energy conservation and reduction of CO2 emission and discussed with among stakeholders comprising of representatives from governments, experts and practitioners. It is expected that this Guideline is useful for the related parties to implement energy conservation and reduction of CO2 emission. Finally, we would like to thank all those who have participated in the preparation of this guideline.

Jakarta,

Januari 2011 Head of Agency for Industrial Policy, Climate and Quality Assessment

Arryanto Sagala

iv

Executive Summary

Ministry of Industry has committed to implement the energy conservation programs in order to reduce the CO2 emissions in the industrial sector as a contribution towards of the government's commitment to reduce greenhouse gas emissions in the amount of 26% in the year of 2020. The main strategy to achieve the CO2 emissions reductions at the industrial sector is the implementation of energy conservation and CO2 emission reduction in the industrial sector (Phase 1) in 2010-2011 year. This program is fully supported by the Indonesian Climate Change Trust Fund (ICCTF). In line with the programme, the Guidelines Carbon Calculation was prepared to assist Indonesia's Pulp and Paper Industry in the estimation of emission from the operational process of pulp and paper making. It does not include the calculation of emissions from transportation. Carbon calculations is based on some protocols of Green House Gas published such as by the National Council for Air and Stream Improvement (NCASI), the World Resources Institute / World Business Council for Sustainable Development (WRI / WBCSD), the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) and United States Environmental Protection Agency (USEPA). This guidelines of carbon calculations contains The Indonesian Climate Change Trust Fund (ICCTF) programmed, identification of the calculation, calculation tools based on the protocol, emissions from fossil fuel and biomass combustion processes, and from the environmental management. v

Identification of the calculation chapter describe the emissions sources for emissions calculations in the pulp and paper industry including the pulp cooking process which is mainly from the Recovery Boiler, Power Boiler, Lime Kiln, and Power Plant System CHP (Combined Heat Power). The emissions calculation of paper process making follow the paper making process structure, where this structure is begun from stock preparation to finishing and coating process. The emissions allocation is calculated stage wise which is based on the distribution parameters of the paper making process including production line, operating unit and specific equipment. The calculations method describes the basic steps for emissions management, including planning, calculating and reporting. The planning stages describe the objectives and the boundary that will be used as reference in the emissions calculation including organizational boundaries and operational boundaries. While in the calculation stages describe calculation stages including selection of calculation approach, choosing of emission factors, establishing of calculation tools and sending data from the operating unit level to corporate level. Reporting describes emission report including the company description, the inventory boundary, information of the different type of emissions, and the traceability of data reporting. These guidelines also describe the emissions calculation from the combustion process of fossil and biomass fuels which is carried out based on calculation estimation of CO2 emissions from fossil fuel combustion including the amount of fuel, the carbon content in the fuel and emission factors according to the IPCC. CO2 vi

emissions from burning biomass are not counted as greenhouse gas emissions, but if a company chooses to do, it could be reported separately. Calculation of methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) emissions from the combustion process, either fossil fuels or biomass, is estimated based on IPCC emission factor, the GWP (global warming potential) and activity data. In addition, it also describes the methods of CO2, CH4, and N2O emissions calculation in the lime kiln and calcinations on the pulp mills from fossil fuels. Emissions sources from environmental management could come from landfills, incineration, composting and anaerobic digestion. Emission from landfills is only CH4 which is oxidized to be CO2, where as CO2 gas from landfills is not included into the total emissions calculation. CO2 emissions resulted from incineration is calculated based on the total content of carbon in solid waste with the ratio of the components contained in the mixed waste stream that is burned. Emissions from compost are biogenic CO2 and NH3 largely, but NO2 and CH4 is also detected. Calculation methods for estimating biogenic carbon emissions on the composting process from organic materials is based on the weight of organic carbon in waste that is converted into CO2-eq. Anaerobic digestion produce biogas as a by-product of decomposition of organic matter that could be utilized as an alternative energy source. Calculation method of CO2 equivalent emissions from biogas is done based on the total amount of carbon in waste that is converted to CH4. These emission calculation guidelines for pulp and paper industry presents is a format to report emissions calculation of a company from direct emissions from a source which is controlled by companies as well as from vii

indirect emissions. In this case, the company is free to select their emission calculation methods and the reporting formats, but the method should be described in the inventory result. Finally, we expect that emissions calculation guidelines for the pulp and paper industry could be useful for all stakeholders in charge.

viii

TABLE OF CONTENT FOREWORD ……………………………………………..…iv EXECUTIVE SUMMARY ………………………………..…v TABLE OF CONTENT …………………………………..…viii LIST OF TABLE …………………………………………….xi LIST OF FIGURE …………………………………………..xii CHAPTER I. INTRODUCTION ………………………..….. 1 1.1. ICCTF Programmed …………..………………………. 1 1.2. Greenhouse Gas (GHG) Emission …………………… 3 CHAPTER II CALCULATING TOOLS BASED THE GHG PROTOCOL ……………………………..... 9 2.1.1. Organizational Boundaries ……………………….... 10 2.1.2. Operational Boundaries …………………………..... 11 2.2. Calculation Step ………………………………………. 12 2.2.1. Direct Emission …………………………………….. .12 2.2.2. Calculations …………………………………………. 13 2.3. Reporting Step ………………………………………... 14 2.4. Presentation of inventory result …………………….. .14 CHAPTER III. IDENTIFICATION EMISSION CALCULATION ………………………..… 20 3.1. Emission Calculation in The Pulp Making Process .. 20 3.1.1. Emission in The Pulp Cooking Process …………. 20 3.1.2. Emissions in Recovery Boilers……………………. 20 3.1.3. Emission in Power Boiler …………………………. 21 3.1.4. Emissions in Lime Kiln…………………………….. 21 3.1.5. Emissions in Make-up Chemicals ……………….. 21 3.1.6. Emission in Power Plant System CHP (Combined Heat Power) ……………………………………….. 22 3.1.7. Emission based on the use of electricity purchased from outside the factory (electricity purchase) ……22 3.2 Calculation of GHG in Paper Making Process …..... 25

ix

CHAPTER IV. GAS EMISSIONS FROM PROCESS OF BURNING GLASS HOUSE ………………………………. 32 4.1. Combustion Processes in Pulp and Paper Industry.32 4.2. Emissions Factor ………………………………….… 3 4.3 Emissions from Fossil Fuel Combustion ………….. 38 4.3.1. Carbon dioxide (CO2) …………………………….... 38 4.3.1.a. CO2 emission from Lime Kiln and Kraft Plant calcination ………………………………………… 39 4.3.1.b. CO2 emission from make up carbonates in Pulp Plant ………………………………………………. 41 4.3.2. Methane (CH4) dan Nitrous oxide (N2O) ………..... 41 4.3.3. Calculation of Emissions from Fossil Fuel Combustion ……………………………………….. .. 44 4.4. Emissions from burning biomass fuel……………… 51 4.4.1. CO2 Dioxide Emissions……………………..…… 51 4.4.2. CH4 and N2O Emission ……………………….…… 52 4.4.2.1. The Burning Boiler of Biomass Fuels and Fossil mixture in The Boiler ………………………..…… 55 4.5. Emission Associated with Electricity Imports ……… 56 4.5.1. Electricity Imports …………………………………. 56 CHAPTER V. GREENHOUSE GAS EMISSION FROM THE ENVIRONMENTAL MANAGEMENT ……………………………………………… 58 5.1. Carbon Emissions Calculation Method of the Process Gas landfill…………………………………………… 58 5.1.1 Landfill with gas collection system …………………60 5.1.2 Landfills without gas collection system.…………… 62 5.1.3. Carbon Emissions Calculation Method Gas Incineration Process.……………………………………… 64 5.1.4. Emissions Calculation Method of the composting process.…………………………………………………….. 67 5.1.5. Anaerobic digestion.……………………………….. 69

x

CHAPTER VI. CLOSING REMARKS.……………………. 72 REFERENCES …………………………………………….. 74

xi

LIST OF TABLE Table 1.1 Global warming potential and related carbon dioxide equivalents of greenhouse gases (based on 100 year measure) (US EPA, 1998) ………………………………………………….. 8 Table 2.1 Example of a Table to Report Operational Boundaries of the Inventory ………..………. 15 Table 2.2 Example of a Table to Report GHG Inventory Results – Direct Emissions ………………… 16 Table 2.3 Example of a Table to Report GHG Inventory Results – Indirect Emissions ....................... 18 Table 2.4 Example of a Table to Report Emission Factors (EF) Used to Prepare the Inventory.19 Table 3.1 Fuel calorific value calculations .................. 24 Table 3.2 GHG emission to produce bleached pulp of 1 ton air dry ……………………………………. 25 Table 3.3 Power Related Emissions Calculation ……. 27 Table 3.4 Steam Related Emissions calculation ……. 30 Table 3.5 Other Thermal Related Emissions Calculation ………………………………………………… 31 Table 4.1 Emission Factor Ranges Useful in Identifying Significant and Insignificant Sources of GHGs ………………………………………………… 37 Table 4.2 CO2 Emission Factors for Fossil Fuels …… 39 Table 4.3 Recommended Correction Factors for Unoxidized Carbon from Different Guidance Documents …………………………………… 40 Table 4.4 Emission Factors for Kraft Mill Lime Kilns and Calciners …………………………………….. 40

xii

Table 4.5 Emissions from Calcium Carbonate and Sodium Carbonate Make-up in the Pulp Mill

............................................................. 41 Table 4.6 CH4 and N2O Emission Factors for Stationary Combustion (IPCC) ……………………….. 42 Table 4.7 CH4 and N2O Emission Factors for boiler in industry (IPCC) …………………………….. 43 Table 4.8 Emission Factors for CH4 and N2O from Biomass Combustion ……………………… 53 Table 5.1 Recommended Default Values for k and L0 for Estimating Landfill Methane Emissions.. 64

LIST OF FIGURE Figure 2.1 Structure of GHG protocol (Tomas, 2009)... 8 Figure 2.2 Organizational boundary in GHG emission process ……………………………………….. 10 Figure 2.3 Classification of emissions ………...………. 11 Figure 3.1 Mass and energy balances in pulp mill……. 23

xiii

CHAPTER I INTRODUCTION

1.1. ICCTF Programmed Ministry of Industry has committed to implementing energy conservation programs and reduction of CO2 emission in the industrial sector, as a contribution towards the realization of the government's commitment to reduce greenhouse gas emission by 26% in 2020. The main strategy for achieving reductions in CO2 emission in the industrial sector is the implementation of Energy Conservation and CO2 Emission Reduction in the industrial sector (Phase 1) in 2010-2011. Funding the program is fully supported by the Indonesian Climate Change Trust Fund (ICCTF). On the program has prepared four stages of "grand strategy" of energy conservation and reduction of greenhouse gas emission in the industrial sector which will be held in 2010 to 2020. "The program implementation of energy conservation and reduction of CO2 emission in the industrial sector as a follow-up of government commitments in the G20 meeting in Pittsburgh, USA in 2009 on the Reduction of Greenhouse Gas Emission. The program is being in accordance with the vision of the Ministry of Industry, which brought Indonesia into strong of the industrialized country in 2025. This is also consistent with the objectives of industrial development period with the concept of sustainable development. The energy is very important and basic needs in sustainable development. Therefore, energy must be used economizing, rational and Page 1 of 78

prudent in other to now day until future the energy needs could be met. The majority of prime energy source Indonesia is still comes from fossil fuels (petroleum, coal, and natural gas). Government Commitments related to energy use has been declared by Government Regulation No.70 of 2009 on Conservation of Energy which requires that user of energy source equal to or greater than 6,000 tons of oil equivalents (TOE) are required to conduct energy conservation through energy management. As a form of support for the commitment, the Ministry of Industry has developed the Program for Energy Conservation and Greenhouse Gas Emission Reduction in Industrial Sector in 2010-2020 which consists of four stages, namely the implementation of energy conservation and reduction of CO2 emission, the implementation of Eco-labels, promotion of emission reduction CO2, and the formation of Energy Services Company (ESCO). In the first stage, the Ministry of Industry to energy conservation and reduction of CO2 emission in September 2010 - June 2011 will be applied to pulp and paper industry and steel industry. Gases categorized as a Greenhouse Gas (GHG) are gases that affect directly and indirectly to the greenhouse effect that causes climate change. The UN Convention on Climate Change (United Nations Framework Convention On Climate Change-UNFCCC), there are six species that are classified as a GHG is carbon dioxide (CO2), methane (CH4), nitrous oxide (N2O), sulfurheksafluorida (SF6), perfluorocarbons (PFCS) and hydrofluorocarbons (HFCS). In addition there are several gases are also included in the GHG is carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), chlorofluorocarbons (CFCs), Page 2 of 78

and gas non-metal-volatile organic gases. Mostly contribute of greenhouse gases to the symptoms of global warming is CO2, CH4, N2O, NOx, CO, PFCs and SF6. However, for Indonesia two gases are still very small emission, so it is not taken into account. Of the five greenhouse gases mentioned above, carbon dioxide (CO2) to give the largest contribution to global warming was followed by methane (CH4). The levels of CO2 emission in Indonesia in 1994 have been higher than the rate of absorption. This means that Indonesia has become a net emitter. The results from the previous calculation on 1990 indicate that Indonesia is still a net sink or a higher absorption rate of emission levels. But Indonesia has contributed to increase concentrations of GHG in the atmosphere. An increase in GHG has caused global warming and climate change. Be in accordance with supporting the program, as one of the activities in the program ICCTF, Ministry of Industry developed the Technical Guidance Technology Mapping and Carbon Calculation for pulp and paper industry sector. This technical guide has been prepared to assist the internal organization of the industry in the development and implementation of long-term plan for energy conservation and reduction of CO2 emission. While each organization is industry-specific, but the planning practices, principles of planning, management practices, and communication techniques described in this technical guidance, in general could be applicable. 1.2. Greenhouse Gas (GHG) Emission Greenhouse Gas Emission in the 1990s has increased significantly. Increasing of emission caused Page 3 of 78

global climate change is quite alarming. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) in 2007 reported that global surface temperature trend in the last 50 years (19562006) have increased almost 2 times. Increasing global temperature is then known as global warming (IPCC 2007). One of the most important greenhouse gases is CO2. Increasing CO2 gas is around 67% comes from combustion of fossil fuels and 33% from activity of land use, land-use change and forest (Land Use, Land Use Change and forestry, LULUCF). Approximately 350 billion tons of carbon is in the tropical forests and could be emitted into the atmosphere through deforestation and forest degradation (Laporte et al. 2008). Emission from deforestation and forest degradation are largely from developing countries, such as Indonesia, Congo and Brazil (IFCA, 2007). The greenhouse effect is caused by the presence GHG in the troposphere. Greenhouse gases are causing trapped wave infra red radiation as a result of radiation from the surface of earth behind which receives solar radiation. The results Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) concluded that greenhouse gases of 350 ppm (parts per million) were deemed to be normal and appropriate for the earth's climate. However to increase of greenhouse gases to 430 ppm, will cause to increase of average temperature of the earth and led to global climate change. Greenhouse gases that are known to have contributed to global warming are CO2, CH4, CO, N2O and NOx. The composition of gases in the atmosphere is more than 75% is CO2, so that if contribution of CO2 from different activities could be significant reduced, it will be give opportunity to reduced impact of global warming on climate change. Page 4 of 78

The different of human activities cause of increasing concentration of GHG in the atmosphere. This gas has ability to bind of heat. The naturally, GHG is necessary to be in the atmosphere, but if not, temperature in the earth will be reached around 33oC and lower than now. The temperature is low, on the earth would not life. If the concentration of GHG in the atmosphere increase, the heat from the sun trapped in the atmosphere is too much. The temperature of the earth's surface will increase by the accumulated heat. It is caused to increase GHG, global warming will be occurring. United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) provides six types of GHG caused by human action: Carbon dioxide (CO2), methane (CH4), Nitrous Oxide (N2O), Hydrofluorocarbons (HFCs), Perfluorocarbons (PFCs) and sulfur hexafluoride (SF6). According to the observations, the Earth's surface temperature has risen by an average of 1° C since the beginning of the industrial revolution and it will reach 2° C in the middle of this century if no drastic measures are taken to reduce the rate of increase of GHG emission in the atmosphere. Global warming will lead to climate change that causes changes in climate factors, such as rainfall, evaporation and temperature. These changes also will spur of environmental disasters to relate with climate factors for more frequent, with a magnitude greater than ever. The GHG has ability to absorb long-wave radiation, re-emitted into the atmosphere by the earth's surface. The nature of thermal radiation is causing global warming of the atmosphere. GHG are taken into account in global warming are carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) a contribution of more than 55% of global Page 5 of 78

warming, the CO2 emitted from human activities (anthropogenic) received greater attention. Without the GHG, the earth's atmosphere will have a temperature of 30oC colder than current conditions. However, as described above, increased concentrations of GHG are currently located at an alarming rate so that emission must be controlled. The efforts to mitigation global warming could be accomplished by reducing the emission from the source or increase the absorption capabilities. International Protocol has set a carbon dioxide (CO2) as a reference for measurement of global warming potential (GWP) of GHG. According to definition, the GWP of one kilogram of carbon dioxide is 1 (called the reference material.); whereas GWP of carbon dioxide, methane and nitrous oxide could be seen in Table 1.1. To reduce the negative impacts of climate change phenomena, it is necessary to calculate the amount of carbon emission (CO2) from industrial activities. GHG Protocol provides step-by-step guide for companies to quantifying and reporting their GHG emission. According to the GHG Protocol, there are three main steps to managing emission, as such planning, calculation and reporting. Tabel 1.1 Global warming potential based on 100 year measurement

Greenhouse gas Carbon dioxide Methane Nitrous oxide

Quantity (kg) 1 1 1

Global warming potential (CO2 equivalent) 1 21 310

Carbon equivalent 0.27 5.67 83.7

Source : US EPA, 1998 in Valzano et al, 2001

Page 6 of 78

In addition, the company must also present the results from burning biomass inventory separately from direct emission. Calculating of biomass is one of the steps under taken in a climate change mitigation activities in the forestry sector, only substitution of carbon-type activities that do not require the calculation of biomass. Sustainable managed biomass resources are considered green because they are renewable and do not contribute to global warming or climate change. CO2 generated from combustion of biomass is consumed as plants regrow, so that as long as the resource is sustainable managed; the net contribution of CO2 to the atmosphere is zero. The role of energy is very importance, it main a basic requirement of sustainable development and also a source of CO2 emission, so that measurement and calculation of carbon in industrial activities becomes very important. The result data calculation could be used as benchmarks to determine the sustainability of industrial activities, besides that, ability to calculate carbon balance is important in the face of a new system of carbon trading after the Kyoto Protocol (2012) is called the Clean Development Mechanism (CDM). This guideline discusses what are the important parameters measured with respect to carbon calculation for the pulp and paper industry-related GHG emission.

Page 7 of 78

CHAPTER II CALCULATING TOOLS BASED THE GHG PROTOCOL

The GHG Protocol provides step-by-step guide for companies to quantifying and reporting their GHG emission. According to the GHG Protocol, there are three main steps to managing emission, as such planning, calculation and reporting. Figure 2.1 the structure of the protocol guidelines. PLAN CALCULATE REPORT Set Principles Identify Sources Set Goals Set Organizational Boundaries Set Operational Boundaries

Select Calculation Approach

Inventory Boundaries Emissions by Types

Choose Emission Factor Collect Data

Apply Tools

Roll-up Data to Corporate Level

Report Based Reduction

Set Reduction Target

Track + Report Progress

Figure 2.1 Structure of a GHG Protocol (Tomas, 2009)

Page 8 of 78

2.1. Planning Step The planning steps are the basic principle of the protocol should be established considering the results of the calculation GHG emission such as lead to economical and the environment decision-making. Furthermore, it provided for purpose and boundary will be referenced in the calculation of these emission. The boundary must be considered are organizational boundaries and operational boundaries. The basic principles to achieve are: - Relevant: to ensure GHG inventory reflects of plant emission and can be used by stakeholders of the industry or extern, working on the tasks seriously, taking into account that the result might lead to great benefits. - Completeness: determining, accounting and reporting all the GHG emission included in the inventory design boundaries. Emission exclusions need a justification - Consistency: achieving consistent concepts in order to process empirical comparisons of emission over an historical period - Transparency at all levels: defining clearly how have been processed the tasks of collecting result and documentation, deciding hypothesis and estimations and assuming limitations of the GHG inventory - Accuracy: to ensure systematically emission quantification is not over or less than the emission actual, assessable, and taking into account the same policy of precision in all report levels: data transferring, data treatment and data report.

Page 9 of 78

2.1.1. Organizational Boundaries Set organizational boundaries of the inter relationships between organizations, so that clear where the emission becomes their responsibility. The organizational boundaries could be seen in Figure 2.2

TOTAL PROCESS EMISSIONS

PROCESS COMPANY OWNER/S

PROCESS CONTROL OPERATOR/S

PROCESS FINANTIAL OPERATOR/SL

Figure 2.2 Organizational Boundaries of GHG emission processes.

There are three scopes for set of the organizational boundaries in GHG Protocol, such as: - Equity Share Approach, if a company owns part of an operation of another company, GHG emission reflect the share of ownership of the operation. -

Financial Control Approach, emission reflect the share of economic or operational direction of an operation (the percentage of economic or operation policy right

-

Operational Conrol Approach, if a company has complete rights to take part in the operational policy of a unit operation, the emission of that operation are assigned to this company.

Page 10 of 78

Figure 2.3 Emission Classifications:

2.1.2. Operational Boundaries The GHG Protocol also set the operational boundaries for emission calculations. These guidelines define three emission scope of the operational boundaries should be considered (Figure 2.3). It visualizes different facilities associated with the emission scope. Scope 1 :

- Scope 2 :

Involves all direct emission produced and controlled into unit operations of the company while generating electricity, heat or steam. Scope 1 also includes emission produced in chemical processes and emission produced by transport from vehicles owned or controlled by the company. Comprises emission associated with purchased electricity used in the company operations. Usually, electricity represents a great share of the energy use of the company. The protocol highlights that purchased electricity factor does not include trade and distribution electricity losses. Page 11 of 78

Therefore, while using emission factor for purchased electricity, it should be defined if this factor includes or not distribution losses. Scope 3 :

Includes emission associated with indirect activities of the lifecycle of the company product. In this case, responsibilities of scope 3 are not owned or controlled by the company, scope 3 involves different activities. According to the GHG protocol, scope 3 report might conduct to innovative ideas to emission reductions associated with the product itself.

2.2. Calculation Step The GHG Protocol defines six steps to identify and quantify the sources or emission focus, such as: - Identifying sources, - Selecting calculation approach - Choosing emission factors - Collecting data - Applying Calculation tools - Finally rolling-up data to corporate level Emission sources are identified based on boundary have been selected in the planning. Calculating method could be based on the following approaches: 2.2.1. Direct emission This approach requires monitoring of gas concentration and flow rate. This type of measurement

Page 12 of 78

is excessively expensive even unavailable in most of the cases. 2.2.2. Calculations There are two type of calculating emission, the first methods, calculation based on stochiometric reactions and mass balance of process. The second method, calculation based on documented emission factors. Emission factor are ratios used to relate GHG emission to a measure of activity at emission source. The GHG Protocol is acting as bridge the minimum requirement to calculate and emission report of a company. Reporting of emission is very simple, for example to compiling fuel, and to convert them into CO2 emission using emission factors. The GHG Protocol defines two main categories of calculation tools, such as cross-sector and sector-specific tools. The main feature of calculating tool of the crosssector is calculation from stationary combustion, mobile combustion, HFCs from air conditioning and refrigeration, and uncertainty estimation of emission calculations. In this guide will be used appliance-sector-specific aid for the calculation of emission in the pulp and paper industry. The main feature is a tool to help calculate the direct emission from pulp and paper production, including direct and indirect emission from fuel combustion in stationary equipment. Furthermore, the GHG Protocol recommends two ways to submit reports to the corporate level of the unit operation. Operating unit reporting raw data, then calculate the corporate emission (centralization). Alternatively, each operating unit calculates its emission and then submits it to Page 13 of 78

the corporate level. Companies could also combine both ways. 2.3.

Reporting Step

The GHG emission report based on GHG Protocol, at least must be contain the following information: Description of the company and the inventory boundary Information of the different type of emission Reports containing project based reductions Definition and commitment of a reduction target Track and report progress and carry out different performance checks 2.4. Presentation of inventory results To present the results of inventory, companies could create their own format according to their needs, but it should be noted that the output of the results should be transparent presentation accompanied by key information necessary for interpretation of results. Here are four examples of tables that could be used by companies as a reference for presenting the results of the inventory, which is Table 2.1. Matrix that could be used to indicate operations which are included in the operational inventory constraints, while Table 2.2. Matrix that could be used to direct emission within the limits of record inventory of the resources owned or controlled companies. Similarly, in Table 2.3 matrix that could be used for recording the indirect emission are emission from sources owned company of inventory that belongs to other parties such as emission from imported power. Page 14 of 78

Table 2.1. Example of a Table to Report OperationalBoundaries of the Inventory No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.

Source of emission

Mark to identify operations included in the inventory

Transportation vehicles for Wood/chip/bark/wastepaper/other raw material Transportation vehicles for product, by-product or waste Debarking Chipping Chemical pulping – Kraft Recovery furnace – Kraft Lime kiln or calciner Incinerators for non-condensable gases, etc. Wastepaper pulping and cleaning Deinking Bleaching of chemical or semichemical pulp Paper and/or paperboard production Coating (including extrusion coating) Roll trimming, roll wrapping, sheet cutting Wastewater treatment operations Sludge processing Landfill receiving mill waste Air emission control devices Normal offices/workspace for mill employees Other Operation – describe:

Page 15 of 78

Table 2.2. Example of Table to Report GHG Inventory Results – Direct Emission Source of emission

Total Direct Emission metric tons 1 CH4 N2O CO2 Equiv

CO2 Process and Energy-Related Emission Stationary Fossil Fuel 1. Combustion 2. Biomass Combustion N/A* Make-up Chemicals (CaCO3 3. and Na2CO3) Transportation and machinery emission 4. On-road vehicles Off-road vehicles and 5. machinery Waste management emission Landfill emission from mill 6. N/A* wastes Anaerobic wastewater 7. N/A* treatment systems Other Direct Emission not 8. included above – Explain: Total Direct Emission (Sum of lines 1 through 8) Emission associated with exported electricity and steam (a subset of total direct emission) Emission related to electricity 9. exports Intensitas carbon from export electricity (lb CO2/MWh) Intensitas carbon from electricity export of receiver (lb CO2/MWh) Method used to estimate GHG intensity of grid: Emission related to steam 10. exports Total emission attributable to 11. exports (Sum of lines 9 and 10)

Page 16 of 78

Table 2.2. Example of Table to Report GHG Inventory Results – Direct Emission (continuation) Explain the method used to determine ownership/control of sources not completely owned by the company. A protocol such as the WRI/WBCSD GHG Protocol could be used for guidance on determining ownership/control. Include any other information that is needed to understand the inventory results: 1 CO2-equivalents are calculated multiplying individual gases by IPCC GWP values, CO2=1, CH4=21, N2O=310, and summing across all three gases. It is acceptable to use emission factors for CO2-equivalents rather than estimating the three gases individually.

*N/A – Not Applicable - carbon dioxide emission from biomass are not included in GHG totals because this carbon is considered part of the natural cycle; i.e., it is recycled between the atmosphere and plant tissue.

Page 17 of 78

Table 2.3. Example of a Table to Report GHG Inventory Results – Indirect Emission Total Indirect Emission metric tons Source of emission 1 CO2 CH4 N2O CO2 Equiv Indirect emission related to electricity and steam imports, including those from outsourced power islands 1. Indirect Emission related to electricity imports that are consumed 2. Indirect Emission related to steam imports that are consumed Total indirect emission from power/steam imports (Sum of lines 1 through 2) 3. Other Indirect Emission 4. Description of other indirect emission included in inventory: Imports and Exports of fossil fuel-derived CO2 5. Imports of CO2 (e.g., for neutralization) 6. Source of emission fossil fuel-derived CO2 (e.g., to PCC Plants) Note 1: This includes only the fraction of CO 2 exports that could be traced to fossil fuels. Exports of biomass-derived CO2 are reported in Annex E – Supporting Information on Biomass. Note 2: This exported CO2 should not be reported as an emission in Table 12. Explain the method used to determine ownership/control of sources not completely owned by the company. A protocol such as the WRI/WBCSD GHG Protocol could be used for guidance on determining ownership/control. Include any other information needed to understand the inventory results: 1 CO2-equivalents are calculated multiplying individual gases by IPCC GWP values, CO2=1, CH4=21, N2O=310, and summing across all three gases. It is acceptable to use emission factors for CO2-equivalents rather than estimating the three gases individually Page 18 of 78

Table 2.4. Example of a Table to Report Emission Factors (EF) Used to Prepare the Inventory Emission source CO2 CH4 N2O CO2Equiv. Source of EF Fossil Fuel Combustion Fuel Combustion Units Biomass Combustion Combustion Units N/A* N/A* Waste Management Landfill 1 emission: % of Gas Collected = “k” = “Lo” = Landfill 2 emission: % of Gas Collected = “k” = “Lo” = Landfill 3 emission: % of Gas Collected = “k” = “Lo” = Anaerobic Treatment emission: “EF”= Electrical Power and Steam Imports Emission factors for imported electricity Emission factors for imported steam Fuel

In addition, the company should be present the results from burning biomass inventory separately from direct emission.

Page 19 of 78

CHAPTER III IDENTIFICATION OF EMISSION CALCULATION 3.1. Emission Calculation in The Pulp Making Process 3.1.1. Emission in The Pulp Cooking Process In the Kraft pulping process, cooking chemicals consisting of NaOH and Na2S, called leachate white (white liquor) is used for cooking wood chips in the digester. Cooking conditions are usually at a temperature of 155-170 ° C, pressure 7-9 bar within 2-5 hours. Gas expenditures made some time during the process (gas relief) and at the end of ripening (release) to avoid pressure in the digester to rise rapidly. The gases are hot enough is used to heat process water. After the cooking process is complete, the pulp and black liquor is released into the blow tank. Steam heat will separate and flow to the top of the tank to heat the process water used. These gases are formed at the end of the cooking process is a source of odor emission called NCG (non-condensable gases) that the majority consisted of reduced sulfur. NCG could be isolated and thawed again and purified by stripping. Stripper gases are then burned in incinerators or special burner and produces emission of SO2 and TRS does not include the emission in this process. 3.1.2. Emission in Recovery Boilers The fuel in the recovery boiler comes from black liquor which is a liquid reaction product between the cooking chemical with raw material wood. This liquid is comes from pulping process after concentrated. Energy supply on the recovery boiler is one of the cycle recovery Page 20 of 78

chemicals process in the Kraft pulping. CO2 emission are not formed in this process, but the GHG inventory expressed in the form of CH4 and N2O emission and could be expressed as CO2 equivalent. 3.1.3. Emission in Power Boiler Power boiler fuel consists of bark from the wood barking, pin chips, other logging waste and a bit of mixed coal. Other boiler fuel power is palm shell, palm fiber and other biomass. For integrated pulp and paper mill power boiler fuel also could stand alone, fuel may be coal, oil and gas and burned in the boiler separately. CO2 emission is calculated based on the GHG inventories under the Kyoto Protocol, but other emission of CH4 and N2O could be computed. 3.1.4. Emission in Lime Kiln Lime kiln serves to convert CaCO3 (lime mud) into lime (CaO) through calcination process with the reaction: CaCO3(s) + O2 + heat



CaO(s) + CO2(g)

3.1.5. Emission in Make-up Chemicals In the plant, make up chemicals causes an additional contribution of emission CaCO3 and Na2CO3. CaCO3 are used to increase of CaO product, in other to the lime kiln to needs enough for caustisation and Na2CO3 is used to provide for conversion into the green liqour to white liqour.

Page 21 of 78

3.1.6. Emission in Power Plant system CHP (Combined Heat Power) In Indonesia there are no pulp mills operating a CHP system. 3.1.7. Emission based on the use of electricity purchased from outside the factory (electricity purchase) The pulp mill or integrated to produce energy (steam and power) alone and they do not purchase electricity from outside. But there were still some paper mills that use electricity purchased from outside manufacturers. This chapter presents an example of mass balance in the pulping process on the basis of 1 ton AD white pulp product with moisture content of 10%. Signs in brackets ( ) is the amount in kg. Balance Sheet is presented in Figure 3.1.

Page 22 of 78

Figure 3.1. Mass and energy balances of pulp mill Figure 3.1 shows mass and energy balances to produce 1 ton AD of bleached pulp. From the mass balance may be unknown material inputs that contribute to the formation of gases such as the calculation in Table 3.1.

Page 23 of 78

No 1. 2. 3. 4. 5.

Table 3.1. Fuel calorific value calculations Sum Calorific Value Total Heat Fuel (kg) (kJ/kg) (TJ) Black Liquor 1,233 13,500 0.01665 Bark 73 17,500 0.00128 Coal 165 24,500 0.00404 101 40,700 0.00411 Oil 36.3 40,700 0.00148 84 48,900 0.00411 Natural Gas 30.2 48,900 0.00148 9 Note : 1 TJ = 10 kJ

Page 24 of 78

Table 3.2. GHG emission to produce bleached pulp of 1 ton air dry Emission Factor Total CO2Eq. CH4 N2O (kg) Quantity kg (kg (kg Fuel (TJ) CO2/TJ CO2Eq./TJ) CO2Eq./TJ) Black liquor 0.01665 630 1,550 36,297 Bark 0.00128 860 8,060 11,418 Fossil fuel for boilers (3 choices): - Coal - Oil - Natural Gas Fossil fuel for limekiln (2 choices) : - Oil - Natural Gas

0.00404 0.00411 0.00411

0.00148 0.00148

126,000 76,600 59,900

76,600 2.7 0.3 59,900 2.7 0.4 440 kg CaCO3 10.21 kg CO2/ton Note: emission factors for black liquor and bark taken the maximum value

509,040 314,826 246,788

113,372 88,656 43.10

Page 25 of 78

From the above calculation could be concluded that if the plant uses coal to oil to fossil boilers and lime kilns, total GHG emission of the bleached pulp to produce 1 ton of AD is 713.23 kg or 0.71323 tons of CO2 Eq. 3.2 Calculation of GHG in Paper Making Process GHG calculation will follow the structure of the paper making process, where the structure is a series of paper-making operations unit from stock preparation to the finishing plus coating, if any. Allocation of emission calculated based on the parameters of the distribution gradually papermaking process which includes a production line (production lines), parts (sections), the unit operation (unit operations), and specific equipment (specific devices). In this way, it could be anticipated following things: - the possibility of factory production lines and machines have more than one paper - the possibility of the plant has a different coating lines - the possibility of an integrated paper machine coating machine - the possibility of the plant has special facilities for surface treatment of paper Furthermore, the distribution of emission will be grouped according to end use of energy, namely power related emission, steam related emission, and other related thermal emission. For further details, format GHG calculation could be seen in the following tables:

Page 26 of 78

UNIT OPERATIONS DEVICES

kWh/t

kg CO2/t

SHARE

SECTION

EMISSION

POWER RELATED EMISSION

ELECTRICITY

Table 3.3. Power Related Emission Calculation

%

STOCK PREPARATION PULPING Pulpers SF Pulpers LF Pulpers Broke …. …. ….. REFINING Refiners Sf Refiners LF … …. …. … …. …. … …. …. … …. …. OTHER AUXILIARIES Pump Agitator … …. …. APPROACH FLOW Pump Agitator … …. …. ………… Page 27 of 78

st

UNIT OPERATIONS DEVICES

kWh/t

kg CO2/t

SHARE

SECTION

EMISSION

POWER RELATED EMISSION

ELECTRICI TY

Table 3.3. Power Related Emission Calculation (1 continuation)

%

PAPER PRODUCTION – LINE 1 WET-END Drives Vacuum Pump LP Vacuum Pump HP …. …. ….. PRESS Drives Loading System … …. …. PRE-DRYING Drives … …. …. POST-DRYING Drives … …. …. FINISHING BASE PAPER Calendering Drive Reeling Drive … …. …. OFF-LINE OR ON-LINE COATING Kitchen Pump and Auxiliaries Coating Machines Drives IRs (electrical) Reeling drives … …. …. Page 28 of 78

nd

UNIT OPERATIONS DEVICES

kWh/t

kg CO2/t

SHARE

SECTION

EMISSION

POWER RELATED EMISSION

ELECTRICI TY

Table 3.3. Power Related Emission Calculation (2 continuation)

%

FINISHING SECTION SURFACE FINISHING Matt-On-line Drives Supercalenders Drives Embossing Drives FINAL TREATING Winding Drives Sheeting drives SHIPPING Packaging Drives … …. …. GENERAL SERVICES COMPRESSED AIR SYSTEM Compressor …. …. ….. LIGHTNING SYSTEM Light … …. …. WASTE WATER TREATMENT Pump and Agitator … …. …. HVAC SYSTEMS Heating, Ventilating and Air Cooling OTHER AUXILIARIES Other significant devices … …. …. Page 29 of 78

UNIT OPERATIONS DEVICES

kWh/t

Kg/C O2/t

SHARE

SECTION

EMISSION

STEAM RELATED EMISSION

ELECTRICITY

Table 3.4. Steam Related Emission calculation

%

PAPER PRODUCTION WET-END Steam Box Paper Machine …. …. ….. DRY-END Drying Cylinder (Pre Drying) Thermo compressor Pre-Coating Kitchen Tank Drying Cylinder (Post Drying) … …. …. OFF LINE OR ON LINE COATING Kitchen Tank Drying Cylinder … …. …. FINISHING SECTION SURFACE TREATMENT Specific Significant devices … …. …. HVAC SYSTEMS Heating, Ventilating, Air Cooling … …. …. GENERAL SERVICES Oil Heating Oil Heat Exchanger … …. ….

Page 30 of 78

SHARE

SECTION

EMISSION

OTHER THERMAL RELATED EMISSION

ELECTRICITY

Table 3.5. Other Thermal Related Emission calculation

UNIT OPERATIONS DEVICES

kWh/t

kg CO2/t

%

PAPER PRODUCTION – LINE 1 PRE-COATING OR SIZE PRESS IR Dryer …. …. ….. OFF LINE OR ON LINE COATING IR Dryer … …. …. FINISHING SECTION SURFACE TREATMENT Retractile oven … …. …. GENERAL SERVICES HVAC SYSTEMS Heating, Ventilating, Air Cooling … …. ….

Page 31 of 78

CHAPTER IV GREENHOUSE GAS EMISSION FROM COMBUSTION PROCESS

4.1.

Combustion Processes in Pulp and Paper Industry

Global climate has changed on a fairly large extent due to an increased concentration of greenhouse gases in the atmosphere. Increasing the concentration of CO2 in the atmosphere caused by fossil fuel combustion process and combustion of carbon is still bound in the timber. For example the peat land or forest fires burn. In the process of burning fossil fuels or burning forests will result in 22.02 to 25.69 billion tons of CO2 into the atmosphere each annually. Half of this amount will be layer of the atmosphere and the other half will be absorbed by the sea, and land plants. The total greenhouse gases in the atmosphere are increase around 20%, it caused by emission of CO2 due to combustion. In the combustion process, oxygen (O2) will oxidize carbon (C) so that it will form carbon dioxide (CO2). In the process of combustion is the oxidation process that occurs with the following reaction: C + O2  CO2 + heat H2 + O2  H2O + heat S + O2  SO2 + heat Burning of the above said to be excellent if the mixture of fuel and oxygen have the correct ratio (stoichiometri). When too much oxygen, combustion will produce flame oxidation. Conversely, if the fuel too much, it Page 32 of 78

will result in reduction of fire. The fire marked reduction as the long tongue of flame that sometimes until you see smoke. This situation is called incomplete combustion. Oxygen for combustion is obtained from the air consisting of 21% O2 and 79% N2. N2 gas was not involved react in the combustion process, but it sucks heat from the combustion reaction. Determination the proper amount of O2 in each combustion is not easy and requires operational experience and are generally used method of excess air (excess water). The advantage is to keep the excess air combustion occurs completely and not wasteful of fuel, but the loss is to reduce the heat of combustion. Excess air is usually maintained at optimum levels. In many boiler operations with various types of fuel are usually kept to 515%. In the process of combustion air is added as primary air and air nonprime, usually expressed as secondary air and is sometimes used also the tertiary air. Primary air mixed with fuel in the burner (before combustion) and secondary air and tertiary air is inserted into the combustion chamber after the burner through the space around the burner tip or through other places on the walls of the burner. Except in special types of boilers at pulp mills, the Recovery Boiler is a unique work which included a separate primary air with the fuel (black liquor). Combustion processes occurring in the pulp and paper mills typically are burning to generate energy and occurs in the system as follows: 1. Recovery boiler is a unique boiler which separates the primary air with the fuel. The fuel in the form of black liquor which is obtained as the biomass from the pulp making process. Approximately 70% of the energy Page 33 of 78

needed to operate the pulp mill is supplied from these renewable-fueled boilers. Due to the unique characteristics of the fuel which contains many elements with the content of C that is not too large (C, H, O, N, S, K, Cl, Na, inert) and boiler operation characteristics that work in oxidation-reduction in a combustion chamber , then the emission contain practically no CO2. Recovery boiler emission consists of TRS (total reduced sulfur), SO2, H2, and CO. 2. Power boiler, the main fuel boiler is obtained from the bark of wood raw material preparation process. Boilers are usually working in co-firing, where fuel is bark mixed with coal or other types of biomass such as palm shell, palm fiber, peat. The main gas emission from these boilers are CO2 and SO2. 3. Lime kiln, a rotary furnace to burn CaCO3 into CaO required processing the change caustization leachate green to white. During the calcination process using liquid fuel (fuel oil), gas (LNG) and gas from coal gasification. CO2 and TRS will be released during the calcination process. 4. Iincinerators, a furnace to burn off the smell of the pulp mill emission are formed from cooking process raw materials (cooking) and concentrated black liquor. Odor emission source is a non-condensible gas (NCG). Incinerators could also be used to burn other solid waste.

Page 34 of 78

4.2.

Emission Factor

The process of burning fossil fuels in the operation of pulp and paper mill are emitted (CO2, CH4 and N2O) directly and indirectly of GHG. Table 4.1 shows the emission factors from various sources of fossil fuel burning.

Page 35 of 78

These emission factors could help pulp and paper industry in calculating emission. Table 4.1. Emission Factor Ranges Useful in Identifying Significant and Insignificant Sources of GHGs CH4 N2O Source Units Fosil-CO2 (CO2-eq.) (CO2-eq.) Natural gas used in kg CO2-eq./TJ 56.100 – 57.000 13 – 357 31 – 620 boilers Residual oil used in kg CO2-eq./TJ 76.200 – 78.000 13 – 63 93 – 1.550 boilers Coal used in boilers

kg CO2-eq./TJ

92.900 – 126.000

15 – 294

155 – 29.800

Bark and wood waste fuel

kg CO2-eq./TJ

0

21 – 860

310 – 8.060

Black liquor

kg CO2-eq./TJ

0

42 – 630

1.550

Lime kilns

kg CO2-eq./TJ

depends on fuel

21 – 57

0

Lime calciners

kg CO2-eq./TJ

depends on fuel

21 – 57

1.550

kg CO2/ton CaCO3

440

0

0

kg CO2/ton Na2CO3

415

0

0

kg CO2-eq./TJ

74.000 – 75.300

82 – 231

620 – 9.770

Pulp mill make-up CaCO3 Pulp mill make-up Na2CO3 Diesel fuel used in vehicles

Page 36 of 78

Table 4.1. Emission Factor Ranges Useful in Identifying Significant and Insignificant Sources of GHGs (continued) Source Gasoline in non-road mobile sources and machinery – 4-stroke engines Gasoline in non-road mobile sources and machinery – 2-stroke engines Anaerobic wastewater treatment Mill solid waste landfills k

Units

Fosil-CO2

CH4 (CO2-eq.)

N2O (CO2-eq.)

kg CO2-eq./TJ

69.300 – 75.300

84 – 30.900

93 – 2.580

kg CO2-eq./TJ

69.300 – 75.300

9.860 – 162.000

124 – 861

0

5,25

0

0

3.500

0

kg CO2-eq./kg CODtreated kg CO2-eq./dry ton solid waste

Sources: NCASI, 2005

Page 37 of 78

4.3 Emission from Fossil Fuel Combustion 4.3.1. Carbon dioxide (CO2) Carbon dioxide from fossil fuel burning pulp and paper industry represents the majority of emission. Estimated CO2 emission of carbon content or use emission factor of fossil fuels being burned. In some cases, the correction (reduction) was made for carbon is not oxidized. Pulp and paper industry could use the data from data is the fuel used in the factory, data set by the government, and data from other sources such as the IPCC. Where possible and get better emission factor of fuel being burned at the plant from the seller/ provider of fuel, particularly for coal because the carbon content, heat values for the various coal quality varies greatly. CO2 emission factors and information on the carbon content of fossil fuels and carbon is not oxidized readily available in many countries and vary for protocols that exist today. Table 4.2 shows the IPCC emission factors are not corrected and corrected for carbon is not oxidized. The IPCC recommends a correction factor 0.98 for coal, 0.99 for oil and oil products, 0.995 for gas, and 0.99 for peat. For the correction factor that is not oxidized carbon there is no consensus from the various reporting and calculation of GHG protocol as shown in Table 4.3.

Page 38 of 78

Table 4.2. CO2 Emission Factors for Fossil Fuels

Fossil Fuel Crude oil Gasoline Kerosene Diesel oil Residual fuel oil LPG Petroleum coke Anthracite coal Bituminous coal Sub-bituminous coal Lignite Peat Natural gas

Uncorrected Emission Factor * kg CO2/TJ

Corrected Emission Factor kg CO2/TJ

73,300 69,300 71,900 74,100 77,400 63.100 100,800 98,300 94,600 96,100 101,200 106,000 56,100

72,600 68,600 71,200 73,400 76,600 62,500 99,800 96,300 92,700 94,200 99,200 104,900 55,900

Source: NCASI, 2005

In some cases, total CO2 emission from all fossil fuel combustion sources could be estimated from the combustion of each unit separately. For example, if a plant burning natural gas in a boiler and an infrared dryer, CO2 emission from burning natural gas could be estimated from the total gas used. 4.3.1.a. CO2 emission from Lime Kiln and Kraft Plant calcinations. Carbon dioxide emission from lime-kiln and calcination Kraft mill are estimated using the same approach as for the burning of fossil fuels to determine how much fossil fuel used in kilns and use information the

Page 39 of 78

carbon content of fuels or emission factors. CO2 emission are reported together with the fossil fuel CO2 emission. Table 4.3. Recommended Correction Factors for Un-oxidized Carbon from Different Guidance Documents Coal Oil Natural Source (%) (%) Gas (%) IPCC (1997c) 98 99 99.5 Environment Canada (2004) 99 99 99.5 EPA Climate Leaders 99 99 99.5 (USEPA 2003) DOE 1605b (USDOE 1994) 99 99 99 EPA AP-42 (USEPA 1996, 99 99 99.9 1998a,b,c) Source : NCASI, 2005, Carbon Dioxide Emission from Lime Kiln and Calcination Plant Kraft Table 4.4. Emission Factors for Kraft Mill Lime Kilns and Calciners Fuel Residual oil Distillate oil Natural gas Biogas

Emission (kg/TJ) Kraft mill lime kilns Kraft mill calciners CO2

CH4

N2O

CO2

CH4

N2O

76.600 73.400 55.900

2,7 2,7 2,7

0 0 0

76.600 73.400 55.900

2,7 2,7 2,7

0,3 0,4 0,1

0

2,7

0

0

2,7

0,1

Source : NCASI, 2005, Carbon Dioxide emission from the additional carbonate (make-up carbonates) in pulp mill

Although the CO2 released from burning of CaCO3 in the kiln and calcination, the carbon is separated from the CaCO3 carbon biomass derived from wood and is not included in total emission but are reported separately as emission biomass. IPCC suggests emission factor 1.0 kg Page 40 of 78

CH4/TJ and 1.1 kg CH4/TJ for oil and gas fuels, respectively. IPCC recommended emission factors as in Table 4.4. 4.3.1.b. CO2 emission from make up carbonates in Pulp Plant. Loss of natrium and calcium on the recovery system is usually added to non-carbonate chemicals and use a small amount of CaCO3 and Na2CO3. The content of carbon in these chemicals is derived from fossil fuels. In the calculation, it is assumed that the carbon of the additional chemicals it releases CO2 from the lime kiln or recovery furnace (recovery furnace). These emission are estimated by assuming that all carbon in CaCO3 and Na2CO3 is used in recovery and caustization released into the atmosphere. Conversion factors to estimate emission of fossilCO2 out of the use of additional (make-up) CaCO3 and Na2CO3 in pulp mills are shown in Table 4.5. Table 4.5. Emission from Calcium Carbonate and Sodium Carbonate Make-up in the Pulp Mill Source

Emission Factor

Pulp mill make-up CaCO3

440 kg CO2/t CaCO3

Pulp mill make-up Na2CO3

415 kg CO2/t Na2CO3

Source: NCASI, 2005

4.3.2. Methane (CH4) dan Nitrous oxide (N2O) Methane Emission (CH4) and nitrogen (N2O) from fossil fuel combustion are usually very small compared to CO2 emission. Companies will often use Table 1 to see that the emission of Methane (CH4) and nitrogen oxide (N2O) Page 41 of 78

from fossil fuel burning is insignificant compared with CO2 emission. Estimated emission of Methane (CH4) and nitrogen oxide (N2O) usually will include the selection of the most appropriate emission factor by fuel and type of combustion unit. Usually for the combustion of fossil fuels such as in boilers, emission factors recommended by data is the fuel used in the factory, data set by the government, and data from other sources such as the IPCC CH4 and N2O emission factor according to the IPCC for the calculation of emission from all combustion sources are presented in Table 4.6. Table 4.6. CH4 and N2O Emission Factors for Stationary Combustion (IPCC) N2O Emission CH4 Emission Factors Fuel Factors (kg/TJ) (kg/TJ) Coal 10 1.4 Natural gas Oil Wood/wood residuals Source: NCASI, 2005

5 2

0.1 0.6

30

4

CH4 and N2O emission factor according to the IPCC for estimating emission based on fuel and technology information in detail is shown in Table 4.7. Emission factors for CH4 and N2O good according to the IPCC is based on uncontrolled emission.

Page 42 of 78

Table 4.7. CH4 and N2O Emission Factors for boiler in industry (IPCC) Fuel Technology Configuration Kg CH4/TJ Overfeed stoker boilers Bituminous coal 1.0 Overfeed stoker boilers Sub-bituminous coal 1.0 Underfeed stoker boilers Bituminous coal 14 Underfeed stoker boilers Sub-bituminous coal 14 Bituminous coal Bituminous coal Bituminous coal Bituminous coal Bituminous coal Sub-bituminous coal Anthracite Residual oil Distillate oil Natural gas Natural gas Natural gas Natural gas Natural gas Sumber : NCASI, 2005

Pulverized Pulverized Pulverized Spreader stoker Fluidized bed Fluidized bed

Boiler Turbine Int. comb. engine Int. comb. engine Int. comb. engine

Dry bottom, wall fired Dry bottom, tang.fired Wet bottom Circulating or bubbling Circulating or bubbling

2-cycle lean burn 4-cycle lean burn 4-cycle rich burn

0.7 0.7 0.9 1.0 1.0 1.0 10 3.0 0.2 1.4 0.6 17 13 2.9

Kg N2O/TJ 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 0.5 1.6 1.6 96 96 1.4 0.3 0.4 0.1 0.1 0.1 0.1 01

Page 43 of 78

4.3.3. Calculation of Emission from Fossil Fuel Combustion Calculation of CO2 emission from burning fossil fuels is based on the amount of energy in consumed (Ek) and the CO2 emission factor is calculated by the following equation: CO2 emission (ton CO2/yr) = (Ek) (FECO2) = Q x ρ x NCV x FECO2 = m x NCV x FECO2...Equation (1) where : Ek = amount energy consumed (TJ/yr) m = amount fuel burned (kg/yr) Q = amount fuel burned (m3/yr) ρ = Density of fuel (kg/m3) NCVfuel = Net Calorific Value (NCV) of fuel (TJ/kiloton) FECO2 = Emission Factor of CO2 gas (Ton CO2/TJ) While calculation CH4 and N2O emission of result of fossil fuel burning is based on the amount of energy consumed (Ek), emission factor of CH4, emission factor of N2O and Global Warming Potential (GWP) for CH4 gas that is 21 and N2O gas that is 310 (Table 1.1) calculated by the following equations : CH4 emission (ton CH4/yr) = (Ek) (FECH4)....…… Equation (2) CH4 emission (ton CO2 eq./yr) = (Ek) (FECH4) (GWPCH4) ……………………………...…………………………… Equation (3)

where: FECH4 = Emission Factor of CH4 gas (Ton CO2/TJ) (GWPCH4) = 21 CO2

Page 44 of 78

N2O emission (ton N2O/yr) = (Ek) (FEN2O)…… Equation (4) N2O emission (ton CO2 eq./yr) = (Ek) (FEN2O)(GWPN2O) …..........................................………………………… Equation (5)

where: FEN2O

= Emission Factor of CO2 gas (Ton CO2/TJ) (GWPN2O) = 310 CO2

Total of GHG emission (ton CO2/yr) = CO2 emission + CH4 emission + N2O emission ……………………………………………………..Equation (6) Examples Calculation: Example No.1. A mill uses natural gas in a small boiler and in several infrared dryers. The mill’s records indicate that over a year’s time, it used 17 million standard cubic meters of natural gas. The mill decides to estimate the emission from overall natural gas consumption instead of attempting to separate boiler emission from the infrared dryer emission. The mill does not know the carbon content of its gas supply, but the IPCC emission factor is 55.9 metric tons CO2/TJ (after correcting for 0.5% unoxidized carbon). The mill uses the CH4 and N2O emission factors from Table 4 (5 kg CH4/TJ and 0.1 kg N2O/TJ). The mill estimates the heating value of the natural gas to be 52 TJ/kiloton and the density to be 0.673 kg/standard cubic meter. The annual emission are estimated as follows : CO2 emission (ton CO2/yr) = (Ek) (FECO2) = Q x ρ x NCV x FECO2

Page 45 of 78

Ek = (17 x 106 m3 gas/yr) (0.673 kg/m3) (52 TJ/kiloton) = 595 TJ/yr CO2 emission (ton CO2/yr) = (595 TJ/yr) (55.9 ton CO2/TJ) = 33,300 ton CO2/yr CH4 emission (ton CH4/yr) = (Ek) (FECH4) = (595 TJ /yr) (5 kg CH4/TJ) = 2,975 kg CH4/yr = 2.975 ton CH4/yr CH4 emission (ton CO2 eq./yr) = {CH4 emission (ton CH4/yr)} (GWPCH4) = (2.975 ton CH4/yr) (21) = 62.5 ton CO2-eq./yr N2O emission (ton N2O/yr) = (Ek) (FEN2O) = (595 TJ/y) (0.1 kg N2O/TJ ) = 59.5 kg N2O/yr = 0.06 ton N2O/yr N2O emission (ton CO2 eq./yr) = {N2O emission (ton N2O/yr)} (GWPN2O) = (0.06 ton N2O/yr) (310) = 18 ton CO2-eq./yr Total of GHG emission = 33,300 + 62.5 + 18 = 33,381 ton CO2-eq./yr Example No 2. The boiler produces 350,000 kg steam per hour (about 770,000 pounds/hr). Over a year’s time, the mill’s records indicate that the boiler consumed 370,000 tons of

Page 46 of 78

coal having a higher heating value, on average, of 13,000 Btu GCV/lb. Case 1: CO2 emission based on carbon content of fuel The mill has information on the carbon content of the coal being burned in the boiler (80.1% carbon, by weight). The mill decides that the default IPCC correction for unburned carbon in coal-fired boilers (2% unburned carbon) is appropriate. The mill decides to use the IPCC emission factors for CH4 and N2O from Table 4.7. The IPCC emission factors for dry bottom, wall fired boilers burning pulverized bituminous coal are 0.7 kg CH4/TJ and 1.6 kg N2O/TJ . The mill applies the usual assumption that the NCV for coal is 5% lower than the GCV. The annual emission of CO2, CH4, and N2O are estimated as follows. CO2 emission (ton CO2/yr) = (m) (carbon content in coal) (1 - % unburned carbon) (MW CO2/MW carbon) = (370,000 tons coal/y) (0.801 Ton carbon / Ton coal) (0.98 Ton carbon burned) (44 Ton CO2 / 12 Ton carbon) = 1,065,000 ton CO2/yr CH4 emission (ton CH4./yr) = (Ek) (FECH4) = {(m) (NCV)} (FECH4) = (370,000 tons coal/yr) (2,000 lbs/ton)(13,000 Btu GCV/lb)(0.95 NCV/GCV)(1,055 J/Btu) (1TJ/1012J) (0.7 kg CH4/TJ) = 6.75 x 103 kg CH4/y = 6.75 ton CH4/yr

Page 47 of 78

CH4 emission (ton CO2 eq./yr) = {CH4 emission (ton CH4/yr)} (GWPCH4) = (6.75 ton CH4/y )(21) =142 ton CO2-eq./yr N2O emission (ton N2O/yr) = (Ek) (FEN2O) = {(m) (NCV)} (FEN2O) = (370,000 tons coal/yr)(2,000 lbs/ton)(13,000 Btu GCV/lb)(0.95 NCV/GCV)(1,055 J/Btu) (1TJ/1012J) (1.6 kg N2O/TJ ) = 15.4 ton N2O/yr N2O emission (ton CO2 eq./yr) = {N2O emission (ton N2O/yr)} (GWPN2O) = (15.4 ton N2O/yr) (310) = 4,780 ton CO2-eq./yr Total of GHG emission = 1,065,000 + 142 + 4,780 = 1.070.000 ton CO2-eq./yr Case 2: CO2 emission based on emission factors In this case the mill does not have information on the carbon content of the coal being burned in the boiler. The IPCC emission factor for CO2 is 94.6 ton CO2/TJ NCV. The mill decides that the default IPCC correction for unburned carbon in coal-fired boilers (2% unburned carbon) is appropriate. Uncorrected CO2 emission: CO2 emission (ton CO2/yr) = (Ek) (FECO2) = m x NCV x FECO2 = 370.000 tons coal/yr (2.000 lb/1 ton) (13.000 Btu GCV/lb) (0,95 NCV/GCV)(1,055 J/Btu) (1TJ/1012J) (94,6 ton CO2 /TJ NCV) = 912 x 103 ton CO2/yr

Page 48 of 78

Corrected CO2 emission for 2% unburned carbon = (912 x 103 ton CO2/yr) (1 – 0,02) = 894 x 103 ton CO2/yr CH4 emission (ton CH4/yr) = (Ek) (FECH4) = (m x NCV)(FECH4) = (370.000 tons coal/yr) (2.000 lb/1 ton) (13.000 Btu GCV/lb) (0,95 NCV/GCV) (1.055 J/Btu) (1TJ/1012J) (0,7 kg CH4/TJ NCV) = 6.750 kg CH4/yr = 6,75 ton CH4/yr CH4 emission (ton CO2-eq./yr) = {CH4 emission (ton CH4/th)} (GWPCH4) = (6,75 ton CH4/yr ) (21) = 142 ton CO2-eq./yr N2O emission (ton N2O/yr) = (Ek) (FEN2O) = (m x NCV)(FEN2O) = (370.000 ton coal/yr) (2.000 lb/1 ton) (13.000 Btu GCV/lb) (0,95 NCV) (1.055 J/Btu) (1TJ/1012J) (1,6 kg N2O/TJ NCV) = 15,4 ton N2O/yr N2O emission (ton CO2-eq./yr) = {N2O emission (ton N2O/th)} (GWPN2O) = (15,4 ton N2O/yr ) (310) = 4.780 ton CO2-eq./yr Total of GHG emisions = 894.000 + 142 + 4.780 = 898.922 ton CO2-eq./yr Example No. 3. A 1000 ton/day Kraft mill has a single gas-fired lime kiln. The mill’s records indicate that it used 28.6 x 106 pounds of gas last year with a typical heat content of 21,000 Btu GCV/lb and a density of 0.77 kg/m3. The IPCC CO2 Page 49 of 78

emission factor for natural gas from boilers could be used for lime kilns since the CO2 emission are a function only of gas composition. The IPCC CO2 emission factor for natural gas is 55.9 t CO2/TJ (after correcting for 0.5% un-oxidized carbon). For CH4, the mill decides to use the only available emission factor for Kraft mill lime kilns (2.7 kg CH4/TJ) and assumes that N2O emission are negligible based on the IPCC discussion of temperatures needed to generate N2O. The kiln’s GHG emission are estimated as follows. CO2 emission (ton CO2/yr) = (Ek) (FECO2) = m x NCV x FECO2 = (28.6 x 106 lb gas/yr) (21,000 Btu GCV/lb)(0.9 NCV/GCV) (1.055 x 10-6 GJ/Btu) (55.9 ton CO2/TJ) = 31,900 ton CO2/yr CH4 emission (ton CH4/yr) = (Ek) (FECH4) = (m x NCV)(FECH4) = (28.6 x 106 lb gas/yr) (21,000 Btu GCV/lb)(0.9 NCV/GCV) (1.055 x 10-6 GJ/Btu) (2.7 kg CH4/TJ) = 1,540 kg CH4/yr CH4 emission (ton CO2-eq./yr) = {CH4 emission (ton CH4/yr)} (GWPCH4) = (1,540 kg CH4/yr ) (21) = 32 ton CO2-eq. N2O emission: Based on IPCC’s analysis, generation of N2O in the combustion process of lime kiln is insignificant. Total of GHG emission = 31,900 + 32 + 0 = 31,900 CO2-eq./yr Example No.4. A 2000 tpd Kraft mill determined from mill records that it uses about 7000 tons CaCO3 a year as make-up in the Page 50 of 78

causticizing area (make-up rate of about 2% for this mill). This CaCO3 is from a source where carbonate would be expected to be fossil (not biomass) in origin. The emission are estimated as follows. CO2 emission (ton/y) = Mu x FECaCO3 where: Mu = the amount of make-up rate of CaCO3 (ton/yr) FECaCO3 = Emission Factor of CaCO3 (CO2/ton CaCO3) CO2 emission (ton/yr) = (7,000 ton CaCO3/yr) (440 kg CO2/ton CaCO3) = 3,080,000 kg CO2/yr = 3,080 ton CO2/yr 4.4.

Emission from burning biomass fuel

4.4.1. Carbon Dioxide Emission Many pulp and paper industry generates more than half its energy needs from biomass fuels recovered of industrial waste and process flow. CO2 is produced when biomass burning is not included in total emission but are reported as additional information. Fuels, including biomass based on the IPCC are as follows:  Wood and wood waste  Charcoal  livestock manure  waste and agricultural residues  industrial and domestic solid waste  Bagasse  Bio-alcohol Page 51 of 78

 Black Liquor  Landfill Gas  Gas mud Carbon dioxide emission from burning peat enters into the calculation of total GHG emission. 4.4.2. CH4 and N2O Emission Although the CO2 from burning biomass does not include emission, but emission of CH4 and N2O from biomass burning are sometimes included because these gases do not participate in the process of recirculation of CO2 in the atmosphere. Therefore, the calculation tool is created to help estimate emission of these gases. When companies have specific data that represents for CH4 and N2O emission estimates, then the calculation should use the data. Except when required to use emission factors are available. Table 4.8 shows the factors for CH4 and N2O emission from burning of biomass from various sources.

Page 52 of 78

Table 4.8. Emission Factors for CH4 and N2O from Biomass Combustion kg Kg Emission Factor Description Reference CH4/TJ N2O/TJ Wood waste-fired boilers Wood, wood waste, and other biomass and Wastes

30

4

Tier 1 – IPCC 1997c

Uncontrolled emission from wood-fired stoker boilers

15

-

Tier 2 – IPCC 1997c

Average for wood residue combustion Average for circulating fluidized bed boilers burning peat or bark Average for bubbling fluidized bed boilers burning peat or bark Pre-1980 wood residue-fired stoker boilers sampled ahead of control devices Pre-1980 wood residue-fired stoker boilers sampled after wet scrubber Wood fired boiler Wood as fuel

9.5

5.9

USEPA 2001

1

8.8

Fortum 2001

2

<2

Fortum 2001

8.2

-

NCASI 1980

2,7

-

NCASI 1985

41 24

3.1 3.4

Wood waste

30 12

5 4 1.4 – 75

Median emission factors for wood waste

1 - 40

JPA 2002 AEA Tech. 2001 Swedish EPA 2004 EEA 2004

Recovery furnaces Page 53 of 78

Table 4.8. Emission Factors for CH4 and N2O from Biomass Combustion (continuation) kg Kg Emission Factor Description Reference CH4/TJ N2O/TJ Recovery furnace <1 <1 Fortum 2001 Recovery furnace –black liquor 2.5 JPA 2002 Black liquor 30 5 Swedish EPA2004 Median emission factors for black liquor 2.5 2 1– 1 –17.7 EEA 2004 21.4 Sumber : NCASI, 2005

Page 54 of 78

4.4.2.1. The burning of biomass fuels and fossil mixture in the boiler NCASI suggested for the calculation of fuel burning biomass and fossil mixture in the boiler, estimated from the total heat input to the boiler and CH4 and N2O emission factor for biomass. Example No.5 A mill has a 250,000 kg steam/hour (550,000 pound/hr) circulating fluidized bed (CFB) bark boiler. In a year, the boiler burns approximately 6.9 x 106 GJ of bark and 0.8 x 106 GJ of residual fuel oil. Because the boiler receives supplemental fossil fuel, it is necessary to estimate the CO2 from the fossil fuel use and the CH4 and N2O emission based on the total firing rate. The mill decides to use the IPCC emission factor for residual oil (76.6 ton CO2/TJ, after correcting for 1% unoxidized carbon) and to estimate CH4 and N2O emission based on the total firing rate and the emission factors developed by Fortum on CFB boilers. The average emission factors found by Fortum, shown in Table 4.8 are 1 kg CH4/TJ and 8,8 kg N2O/TJ. CO2 emission from fosil fuel = (Ek) (FECO2) = (0.8 x 106 GJ/yr) (1 TJ/1,000 GJ) (76.6 ton CO2/TJ) = 61,300 ton CO2/yr CH4 emission (ton CH4/yr) = (Ek) (FECH4) Ek = total heat input = (6.9 x 106 GJ/yr) + (0.8 x 106 GJ/yr) = 7.7 x 106 GJ/yr = 7.7 x 103 TJ/yr = 7.7 x 103 TJ/yr x 1 kg CH4/TJ = 7.700 kg CH4/yr = 7.7 ton CH4/yr Page 55 of 78

CH4 emission (ton CO2-eq./yr) = {CH4 emission (ton CH4/yr)} (GWPCH4) = (7.7 ton CH4/yr) (21) = 162 ton CO2-eq./yr. N2O emission (ton N2O/yr) = (Ek) (FEN2O) Ek = total heat input = 7.7 x 103 TJ/yr = 7.7 x 103 TJ/yr x 8.8 kg N2O/TJ = 67,800 kg N2O/yr = 67.8 ton N2O/yr N2O emission (ton CO2-eq./yr) = {N2O emission (ton N2O/yr)} (GWPN2O) = (67.8 ton N2O/yr) (310) = 21,000 ton CO2-eq./yr CO2 eq. total emission = 61,300 + 162 + 21,000 = 82,500 ton CO2-eq./yr 4.5. Emission associated with electricity imports Consumption power or steam (hot water) purchased from other companies that used for plant operations including indirect emission into the formation. The company is also advisable to calculate these indirect emissions and report them separately from direct emission. 4.5.1. Electricity Imports Calculation of GHG emission from electricity purchased under the emission factor of the power producer and reported in the CO2-eq. Companies have to calculate all the indirect emission from the activities of the production process of the electricity purchased. Page 56 of 78

Example No.6: A paper mill purchases 300 TJ of electrical power (83,300 MWh) in a year’s time. The average emission factor got from producer of electricity power is 0.991 kg CO2 eq./kWh. The indirect emission associated with the purchased power are estimated as follows: = 83,300 MWh/yr = 83,3x106 kWh/yr = (83.3 x106 kWh/yr)( 0,.91 kg CO2eq./kWh) = 82.6x106 kg CO2eq./yr = 82,600 ton CO2eq./yr.

Page 57 of 78

CHAPTER V GREENHOUSE GAS EMISSION FROM THE ENVIRONMENTAL MANAGEMENT

5.1. Carbon Emission Calculation Method of the Process Gas landfill Calculation of greenhouse gases produced from landfill gas which is essentially derived from the collection system and combustion gases, including CH4 emission resulting from microbial activity are oxidized to CO2. Similarly, emission of CO, CH4, and N2O, which is the result of fuel combustion blower drive or from the entire construction operation of existing equipment, and flare system including computed. CO2 gas emitted from landfills is not included in the calculation of GHG, it is because that the CO2 gas produced in landfills the first is derived from biogenic sources, so CO2 emission will not increase the concentration of CO2 in the atmosphere. While CH4 emission released from the cover or derived from the valve or seal leakage is not accounted for CH4 emission are almost non-existent. Leakage could be an addition or a subtraction in the calculation of greenhouse gas emission. Underlying this concept is only of the main activities that can produce the effect in the determination of the replacement of losses by the project. For this performance standard leaks are as restrictions on the change-transfer activity of relevance to gas emission. Monitoring the activities of collecting and burning landfill gas is by direct measurement. Measurement of gas volume and concentration of CH4 were done at the end of the gas stream leading to the flare. For the GHG offset Page 58 of 78

projects on existing landfills and combustion gas collecting system, the monitoring should be conducted separately from systems that are already available. Method for monitoring the destruction of methane in landfills could be made directly to the two measurable parameters: 1. The rate of gas flow leading to the burner 2. The content of CH4 in the gas flow There is an instrument used to perform routine monthly monitoring of the gas flow meter and the composition of the gas meter. Data obtained to calculate the CH4 gas is burned for a month by using the following equation:

where : - V = total volume flow (Cfm)

- t = periods of time measurement (min)

- C = CH4 concentration in gas flow (%)

- 0,99 = destruction efficiency

- 0,0422 = lb CH4/scf (at 60ºF)

- 0,454/1000 = conversion factor (lb/ton)

- T = gas temperature (ºR) - P = gas pressure (atm) Calculation of greenhouse gases in an activity is used as a basis for estimating the extent of its potential to cause climate change. Factors referred to as Global Warming potentials (GWPs) may be used to convert nonCO2 greenhouse gases into the amount of CO2. In the Page 59 of 78

landfill activities, according to the Kyoto Protocols just CH4 emission is defined in the calculation of GHG, because CO2 from landfill is formed from the biomass carbon, whereas N2O emission is assumed to be ignored because it is relatively absent. Factors GWPs for CH4 emission was 21, meaning that for every 1 gram of CH4 is equivalent to 21 grams of CO2. Estimates of landfill for its contribution as a source of GHG is CO2 eqv = 3500 kg per ton of dry solid waste. The estimated value is based upon assumptions as follows: - Waste that enter landfills containing 50% organic carbon - Organic is degraded into a gas by 50% - Biogas is produced containing 50% CH4 - No gas CH4 is oxidized - All matter in the atmospheric CH4 Basically, to calculate the CH4 released into the atmosphere as a greenhouse gas, could be calculated using the equation with the measured data obtained from monitoring results in the field. The calculation for estimating landfill emission that are distinguished on the landfill without gas collection systems, and landfills are equipped with gas collection system. 5.1.1 Landfill with gas collection system Problems encountered in the calculation of this system are the effectiveness of landfill gas collector system is diverse and uncertain. It was reported that the gas collection efficiency ranges from 60-85% (USEPA 1998d). Nevertheless, this approach based on measured values of the amount of gas collected. Therefore, this calculation is feasible for some cases, estimate for the landfill industry in Page 60 of 78

particular because of limited available data. Therefore, the calculation of landfill that has a cover with a layer of low permeability and is also equipped with gas collection system and the construction and operation standards, the rate of formation of methane gas could be calculated back from: a. Measurement of the amount of methane gas collected b. Collection efficiency measurements This calculation also assumes that all methane captured and burned biomass is converted to CO2 so it does not include the total GHG emission. By using the assumptions, estimates of methane released into the atmosphere could be calculated using the following equation: CH4 (m3/yr) released to the atmosphere = [(REC / FRCOLL) * (1 – FRCOLL) * FRMETH * (1 – OX)] + [REC * FRMETH * (1 – FRBURN)] where: REC = amount of landfill gas collected, determined on a site-specific basis (m3/yr) FRCOLL = fraction of generated landfill gas that is collected, default is 0.75 FRMETH = fraction of methane in landfill gas, default is 0.5 OX = fraction of methane oxidized in the surface layer of the landfill, default is 0.1 FRBURN = fraction of collected methane that is burned, site-specific determination

Page 61 of 78

5.1.2 Landfills without gas collection system In general, calculations of landfills are applied not equipped with gas collection system, it could not be used the previous calculation. The method used to estimate the landfill gas at this is to approach a single order decay model with parameter values derived from the pulp and paper industry landfills. This approach could be used to estimate CH4 emission from landfills active and non active. Simplification of this approach is sufficient to be used despite the fact that the number or types of waste in landfills has changed significantly from year to year, or the design and operation of landfills may change and may affect significantly the production of methane gas or gas release methane into atmosphere. Simplification approach is by the following equation: CH4 (m3/yr) generated from all waste in the landfill = R L0 (e-kC – e-kT) .............Equation (5.1) where: R = average amount of waste sent to landfill per year (ton/yr) Lo = ultimate methane generation potential (m3/ ton waste) k = methane generation rate constant (yr-1) C = time since landfill stopped receiving waste (yr) T = years since landfill opened (yr) (Note: R and L0 could be in units of wet weight, dry weight, degradable organic carbon, or other units but the units for R and L0 must be the same) Not all gas methane (CH4) generated from the landfill and then released all into the atmosphere. To estimate the release of CH4 into the atmosphere, you could use the following equation: Page 62 of 78

CH4 (m3/y) released = [(CH4 generated–CH4 recovered)*(1–OX)] + [CH4 recovered*(1FRBURN)] ……………………………………Equation (5.2) where: CH4 generated = from Equation 5.1 CH4 recovered = amount of methane collected, sitespecific determination OX = fraction oxidized in the surface layer of the landfill before escaping, usually assumed to be 0.1 FRBURN = fraction of collected methane that is burned, site-specific determination If the landfill change significantly or if the landfill design was changed so that some parameters could substantially change, it takes more relevant approach, among others to address these complex problems by making an annual gas production modeling. For the parameter values of Lo and k needed in the Equation 1, these values vary greatly on each protocol because it is only based on very little data. For situations where the incoming waste landfills are the pulp and paper industry sludge as the main source, then the value that could be used for rate constant, k ranged from 0.01 to 0.1 per year, so for the Lo range between 50-200 m3 / ton . Early indication is the amount of gas produced in landfills in the forest products industry is smaller than the predictions using parameter values developed from urban waste (NCASI 1999). Based on this knowledge, it is recommended for each industry has its own specific factor

Page 63 of 78

value based on land and waste respectively. The values recommended are shown in Table 5.1. Table. 5.1. Recommended Default Values for k and L0 for Estimating Landfill Methane Emission Parameter

Default Value

k

0,03 (year )

L0

100 m /Ton dry weight of waste

-1

3

5.1.3. Carbon Emission Calculation Method Gas Incineration Process The pulp and paper industries uses more than half of the energy, it needs from biomass fuels results from the waste recovery process. Energy obtained from biomass could be derived from tree bark, sawdust, waste paper reject waste, and other solid wastes including sludge WWTP, which is then used for the production process. The energy generated from biomass burning has a value equal to the energy of atmospheric carbon dioxide is absorbed by the plant during its growth period and converted into organic compounds of carbon in biomass. When biomass fuel burned, the CO2 emitted during the production process and the combustion process is the amount of carbon dioxide that has been absorbed during the growth of these plants, therefore there is no contribution to the level of CO2 in the atmosphere. Carbon cycle is a closed cycle, because new trees grow to absorb CO2 contained in the atmosphere and maintain the formation of the carbon cycle. Therefore, CO2 is produced when biomass fuel burned, are not included in total emission.

Page 64 of 78

However, GHG protocol requires CO2 comes from biomass are reported as additional information. It is an approach that is generally determined by the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC). Therefore, the good practice must be kept to implementation, the results of GHG inventories using a calculation does not include CO2 emission from burning biomass. The calculation of CO2 derived from biomass to be done, but it could be reported if required. An increase or decrease in the amount of carbon absorption by forests, calculated for a comprehensive forest accounting system. It is the determination of the general approach to national inventory by the UNFCCC. International protocols in general, including the IPCC, have adopted the results of the convention by the United Nations (UN), which states that emission from biomass are not added in the concentration of CO2 in the atmosphere. The GHG protocol and some national reporting scheme, the emission are required to estimated and reported, but remains separate from the actual emission. These calculations also provide the determining value of CO2, with CO2 emission from biomass burning are reported separately. The biomass emission information could help companies in their report that aims to satisfy the rules such as:  To ensure understanding of rules in the overall energy profile in the form of emission of GHG or non emission of GHG.  To provide awareness and understanding about how to biomass fuel is produced and used in the pulp and paper process

Page 65 of 78

Carbon dioxide emission generated from incinerators are calculated based on the total content of carbon in solid waste with a ratio of the components contained in the mixed waste stream that is burned. The incinerators is equipped with energy recovery which the displacement of emission generated by thermal processes from other processes. Emission displaced depend on the value of waste heat, heat efficiency and recovered energy (power) and factors of GHG released into atmosphere. The calorific value for waste containing different types of components is estimated by adding the individual components proportionally in the waste stream. Overall calculation emission are estimated with thermal efficiency and emission factors. Overall thermal efficiency of incinerators depends on proportion of heat that could be recovered from fuel combustion, and amount of energy used in units recovery services such as transportation, air pollution control etc. The result of burning solid waste mixed with household waste heat recovery is obtained with an efficiency of about 50% and if for power (power) efficiency is only around 15-22%. Incinerator equipped with electrical power installations mentioned above could generate electricity 400-500 Kwh / ton of waste with an average emission factor of 222 kg CO2/kwh. Whereas, in the form of heat to produce 1,185 Kwh / ton of waste by a factor of 529 kg CO2/kWh emission. In the assessment of energy obtained from incineration of waste need to know the difference between gross and net calorific value of waste burned. Gross calorific value (GCV) is the theoretical maximum amount of energy from the combustion of the total material that was burned and completely to form CO2 and H2O vapor. This Page 66 of 78

includes also the energy released by the oxidation of other elements such as sulfur and nitrogen gases, which also includes the energy carried by the residue or ash. In practice not all of the energy according to be recovered GCV. This is due to many forms of energy loss in the system are:  The content of inorganic components in the material that is burned to form ash and residues with differences in temperature and specific heat, to remove heat from the incinerator.  Moisture in the material will consume energy through evaporation and condensation of steam into the form of water is a form of heat loss. Therefore a more appropriate parameter to estimate the energy that could be recovered is to calculate the net calorific value basis which has accounted for the potential loss of heat. 5.1.4. Emission Calculation Method of the composting process Emission of greenhouse gases emitted from the compost raw materials are carbon dioxide (biogenic gas) and ammonia (from raw materials containing high concentrations of nitrogen). But in some respects, NO2 and methane gas are also detected. In recent research results show that carbon dioxide is the most significant gas is released from the composting process. Carbon dioxide in the process of composting organic material identified as biogenic gas (U.S. EPA, 1998). Therefore, it do not include in estimates of GHG emission from composting facilities.

Page 67 of 78

Some of the research composting organic matter from sludge of pulp and paper mills showed that emission of carbon dioxide produced ranged from 182.6 to 193.2 kg CO2/ton (49.8 to 52.7 kg carbon / ton) of fresh raw material (Jackson and Line, 1997 in Valzano et al, 2001). Method of calculation of biogenic carbon emission on the composting process of organic materials (Jakobsen, (1994) in Valzano, 2001) are as follows: 1. Determine the weight of organic carbon in waste 2. Count the number of moles of CO2 formed from the degradation of organic carbon per ton of waste (assuming 100 m3 CO2/ton fresh raw materials at temperature of 25oC), with the formula:

3.

Calculate the CO2 equivalent = mol CO2 x 0.44 kg / mole Sample Calculation: Characteristics of the raw materials known:  Total Carbon = 47,87%  Volume = 75 m3 3  Density = 537,9 kg/m  Moisture = 71,4%  Dry weight = 11,52 ton Calculations : Carbon weight = 11.52 x 0.4787 = 5.52 ton carbon Fresh weight = 537.9 kg/m3 x 73 m3 = 40.34 ton Calculation according to Jakobsen, (1994) in Valzano, 2001

Assumptions: 100 m3 release CO2 / ton of fresh raw material (T = 25oC) Page 68 of 78

Weight of CO2 = 44 g/mole So the amount of CO2 equivalent per fresh raw material = 4,157 x 0.044 x1 = 182 kg 5.1.5. Anaerobic digestion Anaerobic digestion to produce biogas. Biogas is a byproduct of decomposition of organic matter that could be utilized as an alternative energy source. The composition of biogas emission generally consist of 55-70% CH4; CO2 2745%, 0-3% N2, H2 0-1%; H2S <3%. During anaerobic digestion, organic material is converted mainly into CH4, CO2, NH3 and other gases and the formation of cell biology. Based on the effects of GHGs, anaerobic digestion has two types, such as:  anaerobic digestion with biogas collector system  anaerobic digestion without biogas collector system Equivalent CO2 emission calculation methods are as follows: Of course, the total amount of carbon in waste 1. Calculate the total emission of methane gas that is formed by organic matter carbon, using the following equation:

Page 69 of 78

where :  Coe is the amount of carbon available for formation of biogas, (kg / kg waste)  Co is the total amount of carbon (data from the results of TOC analysis)  T adalah temperature  16 = Methane Molecular weight  12= Carbon molecular weight 2. Calculate the CO2 emission equivalent = 21 x (A - B) where : A = amount of methane formed B = the amount of methane gas which is used as energy. (source : http://www.anaerobic-digestion.com/html/how-tocalculate-greenhouse-ga.php)

When the methane gas from anaerobic treatment operations are not collected and burned, it is necessary to estimate the methane gas released into the atmosphere. IPPC estimates suggest that methane gas released into the atmosphere from anaerobic treatment or sludge digestion systems are estimated using the following equation: CH4 emission from anaerobic treatment (kg/yr) = (OC x FE) – B where : OC = BOD or COD of the feed to the anaerobic system (kg/yr) FE = Emission factor, 0.25 kg CH4/kg CODfeed or 0.6 kg CH4/kg BODfeed B = CH4 collected or burned

Page 70 of 78

Example calculation : A recycle paperboard mill uses an anaerobic treatment plant to treat wastewater containing 10,000 kg COD/day. The mill operate this anaerobic treatment plant for 300 day/yr. Emission calculation : OC = 10,000 kg COD/day x 300 day/yr = 3.000.000 kg COD/yr CH4 generated = 3.000.000 kg COD/yr x 0.25 kg CH4/kg COD = 750 ton CH4/yr Using the value of GWP = 21, then the emission from anaerobic treatment = 15,750 tons CO2eq./yr

Page 71 of 78

CHAPTER VI CLOSING REMARKS

Indonesia has participated to ratification the Kyoto Protocol through Law No. 17 of 2004 which committed to reduce CO2 emission as a greenhouse gas potential. Indonesia's GHG reduction target set at 26% with its own funding and 41% through the assistance of international donors. The Ministry of Industry in cooperation with UNDP through its Indonesian Climate Change Trust Fund (ICCTF) develope guidelines for carbon accounting for the pulp and paper industry (Carbon Calculations Guidelines for Pulp and Paper Industry) as the following up on this commitment Indonesia is a source emitters in industrial sector was ranked 4th, which including pulp and paper industry because it includes high energy consuming industries. The development of technology and high production capacity in the pulp and paper industry, could provide opportunities for energy savings all at once could reduce emission significantly Commitments related government energy use has been declared by Government Regulation No. 70 of 2009 on Conservation of Energy which requires that user of energy source equal to or greater than 6,000 tons of oil equivalents (TOE) are required to conduct energy conservation through energy management. As a form of support for the commitment, the Ministry of Industry has developed the Program for Energy Conservation and Greenhouse Gas Emission Reduction in Industrial Sector in 2010-2020.

Page 72 of 78

To reduce the negative impacts of climate change phenomena, it is necessary to calculate the amount of carbon emission (CO2) from industrial activities. GHG Protocol provides step-by-step guide for companies to quantify and report emission. According to the GHG Protocol, there are 3 basic steps to managing emission, namely planning, calculation and reporting. Calculation of carbon to the pulp and paper industry includes several activities, among others: - Identify the sources of emission in the process of making pulp and paper - Identify the sources of emission in the combustion process - Identify the sources of emission on environmental management, and - Method of calculating emission The importance role of energy as a basic requirement of sustainable development and also a source of CO2 emission, the measurement and calculation of carbon in industrial activity becomes very important. Calculation results could be used as benchmarks to determine the sustainability of industrial activities, beside that the ability to calculate the carbon balance in the facing of a new system of post-Kyoto Protocol carbon trading (in 2012) called the Clean Development Mechanism (CDM).

Page 73 of 78

REFERENCES ------------ 2007.”Carbon Dioxide Emission Reduction Technologies and Measures in US Industrial Sector” Center for Energy and Environmental Policy, Final Report, Korea Environment Institute, February. ________ 1997., Energy efficiency Improvement and Cost Saving opportunities for the Pulp and Paper Industry”, Environmental Energy Technologies Division, Adams, Terry N., 1997. “Kraft Recovery Boilers”, Tappi Press, Atlanta, 1997 Franqois, A. 2001. “ Guide for Computing CO2 emission Related to Energy Use” Research Scientist, CANMET Energy Diversification research Laboratory. Gavrilescu, D. 2008. “Energy from Biomass in Pulp and Paper” Environmental Engineering and Management Journal, September/October 2008, Vol.7.No.5, 537546. Gielen, D.; Tam,C. 2006. “Energy Use, Technologies and CO2 Emission in the Pulp and Paper Industry” WBCSD, IEA, Paris, 9 October 2006. Green, R.P., and G. Hough, 1992.“Chemical Recovery in The Alkaline Pulping Processes”, Third edition, Tappi Press, Atlanta. ICFPA, 2005, Version 1.1 July 8, “Calculation Tools for Estimating Greenhouse Gas Emission from Pulp and Paper Mills” NCASI-USA Johan Gullichsen, Hannu Paulapuro., 1998. “Papermaking Science and Technology” Published in Cooperation with the Finnish Paper Engineers' Association and TAPPI, Helsinki, Kilponen, L., P. Ahtila., J. Parpala., Matti Pihko.,2000 “Improvement of Pulp Mill Energy Efficiency in An Page 74 of 78

Integrated Pulp and Paper Mill”, Publication of the Laboratory of Energy Economics and Power Plant Engineering, Helsinki University of Technology, Lawrence, E.O., 2009. “Energy efficiency Improvement and Cost Saving opportunities for the Pulp and Paper Industry” Environmental Energy Technologies Division, US Environmental Protection Agency. “NCASI, 2005. Calculation Tools for Estimating Greenhouse Gas Emission from Pulp and paper Mills. Research Triangle Park.NC.USA. NCASI-IFC, 2009. A Calculation Tool for Characterizing the Emission from the Forest Products Value Chain, Including Forest Carbon. Stultz, S.C., and J.B. Kitto., 2000. “Steam / Its Generation and Use”. The Babcock & Wilcox Company Tomas, R.A. 2009. “Allocation of GHG Emission in a Paper Mill an Application Tool to Reduce Emission” Universitat de Girona, ISBN: 978-84-692-5159-1 US EPA 2008. Climate Leaders Greenhouse Gas Inventory Protocol Offset Project Methology for landfill methane collection and combustion. Climate Protection Partnerships Division. Tersedia pada http:/www.epa.gov/climateleaders/resources/optionalmodule.html US EPA, 2010. “Available and Emerging Technologies for Reducing Greenhouse Gas Emission from the Pulp and Paper Manufacturing Industry” October’ Valzano. F; Jackson M., Campbell A.; 2001. Greenhouse Gas Emission from Composting Facilities. ROU. The Ubiversiy of New South Wales. Australia. Worrell, E.; Martin, N. 2000.“Opportunities to Improve Energy Efficiency in the U.S. pulp and Paper Industry” Ernest Orlando Lawrence, Berkely National Page 75 of 78

Laboratory Udgata, T. 2005. “Global Warming and Paper Industries Roles”, W&F Snippet, Vol.9 Issue 7.

Page 76 of 78

APPENDIX CONVERSION TABLE FOR ENERGY UNITS

Page 77 of 78

Page 78 of 78