PENELITIAN EFEKTIVITAS REDUKSI TIMBUNAN SAMPAH KOTA DENGAN MECHANICAL BIOLOGICAL TREATMENT STUDY OF EFFECTIVITY OF MUNICIPAL SOLID WASTE REDUCTION WITH MECHANICAL BIOLOGICAL TREATMENT Patiarma Clara Bisca dan Benno Rahardyan Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha 10 Bandung 40132 1
[email protected] dan
[email protected]
Abstrak : Permasalahan sampah di kota besar adalah pola penanganan sampah yang tidak berwawasan lingkungan. Salah satu metode pengelolaan sampah yang berawawasan lingkungan adalah mechanical biological treatment (MBT) yaitu pengolahan sampah yang merupakan suatu kombinasi dari pemisahan secara mekanis dan pengolahan biologis, baik aerobik maupun anaerobik, maupun kombinasi keduanya, yang dirancang untuk mengekstrak dan atau mengolah fraksi-fraksi dari input limbah dengan tujuan tertentu. Penelitian dilakukan dengan membangun dua timbunan MBT sederhana berbentuk open windrow dengan tinggi dan volume sebagai variabel pembeda di TPA Sarimukti, Jawa Barat. Sumber sampah berasal dari kawasan pemukiman Rajawali, Cijerah. Pengecekan karakteristik fisik dan kimia MBT dilakukan secara berkala, diharapkan dapat mengetahui tingkat efektivitas reduksi timbunan. Karakteristik fisik yang diuji adalah komposisi, densitas, suhu, dan pH. Karakteristik kimia yang diujikan adalah kadar air, kadar volatil, kadar abu, fixed carbon, karbon organik, dan nitrogen. Kesimpulan yang didapatkan adalah MBT dapat menurunkan persentase komposisi sampah basah dikarenakan proses degradasi. MBT juga meningkatkan densitas timbunan sebanyak 200% sehingga mengurangi 50% pemakaian tanah. MBT matang pada minggu kelima dengan pH stabil di angka 7. Aktivitas enzimatik bakteri mesofilik MBT berjalan lambat berdasarkan pengamatan suhu. Kadar air awal 70% dan menurun sampai 20% di minggu keenam. Rasio C/N pada minggu pertama adalah 70 lalu menurun sampai minggu keenam yaitu 10 sehingga. Kata Kunci : sampah kota, MBT, open windrow, TPA, Sarimukti Abstract : Waste handling is one of waste problem in the big city, moreover it is not environmentally sound. One environmental method of waste management is mechanical biological treatment (MBT). It is a waste treatment with combination of mechanical separation and biological treatment, either aerobic or anaerobic or a combination of both, which is designed to extract and process fractions of waste input with a specific purpose. The study was conducted by constructing two low-technic-MBT piles with open windrow concept in Sarimukti Landfill, West Java. Height and volume are chosen as the differentiators, source of waste comes from residential areas Rajawal and, Cijerah. The level of generation reduction effectiveness is expected to determined by checking the physical and chemical characteristics of MBT periodically. Physical characteristics were tested are composition, density, temperature, and pH. Chemical characteristics were tested are moisture content, volatile content, ash content, fixed carbon, organic carbon, and nitrogen. Conclusions obtained are MBT can reduce the percentage composition of organic waste degradation due process, MBT also increase the density by 200% thus reducing 50% of land use. Based on stability of pH, decomposition process finish on the 5-th week with pH 7. Based on temperature, enzymatic activity of mesophilic and thermophilic bacteria took quite a long time to process. Moisture content in the beginning is 70% then degrading until 20% in the end. C/N ratio degrades from 70 until 10 on the sixth week. Keywords : municipal solid waste, MBT, open windrow, TPA, Sarimukti
PENDAHULUAN Sejalan dengan teknologi yang terus berkembang saat ini, permasalahan sampah di Indonesia tetap menjadi hal yang penting dan tidak dapat dipisahkan dari kehidupan masyarakat. Sampah adalah limbah yang bersifat padat yang terdiri dari zat organik dan anorganik yang 1
dianggap tidak berguna lagi dan harus dikelola agar tidak membahayakan lingkungan (Departemen Pekerjaan Umum, 1990). Salah satu permasalahan sampah di kota besar adalah pola penanganan sampah oleh masyarakat yang tidak berkembang sejak dahulu yaitu tetap mempertahankan kebiasaan “sisihkan dan buang”. Selain dari segi kebiasaan, permasalahan lain ditemui akibat pertambahan jumlah manusia di kota besar yang seiring dengan peningkatan kuantitas sampah dari waktu ke waktu namun lahan untuk mengelola sampah terbatas. Berbagai permasalahan diatas dapat diminimalisasi dengan penerapan pengelolaan sampah yang baik. Menurut UU No.18/2008 Tentang Pengelolaan Sampah, pengelolaan sampah bertujuan untuk meningkatkan kesehatan masyarakat dan kualitas lingkungan serta menjadikan sampah sebagai sumber daya (Pasal 4). Ditekankan pula bahwa pengelolaan sampah harus berwawasan lingkungan Salah satu metode pengelolaan sampah yang berwawasan lingkungan adalah dengan Mechanical Biological Treatment (MBT). Proses MBT merupakan suatu kombinasi dari pemisahan secara mekanis dan pengolahan biologis, baik aerobik maupun anaerobik maupun kombinasi keduanya, yang dirancang untuk mengekstrak dan atau mengolah fraksi-fraksi dari input limbah dengan tujuan tertentu. Pengombinasian proses pengolahan juga diperlukan sehingga proses MBT juga harus disertai dengan proses daur ulang, insenerasi dan/atau sanitary landfill guna mengolah material sisa dari MBT. Menurut Jilani (2007) keuntungan dari MBT sederhana dengan metode open windrow composting terletak pada kesederhanaan, teknologi dengan level rendah, dan keterlibatan tenaga kerja dengan kompetensi rendah dalam proses pengerjaan. Oleh karena itu windrow composting dapat dengan mudah dikelola di daerah pedesaan dan perkotaan negara berkembang. Dengan mengetahui karakteristik fisik dan kimia hasil reduksi timbunan sampah kota dengan metode MBT diharapkan dapat mengetahui tingkat efektivitas reduksi timbunan sampah kota yang dikelola dengan menggunakan metode Mechanical Biological Treatment.
METODOLOGI Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini secara umum dapat digambarkan dalam bentuk diagram alir seperti yang terdapat pada Gambar 1. Langkah awal yang dilakukan dalam penelitian ini adalah membuat rumusan masalah yang akan dibahas. Adapun permasalahan yang ada sebagai berikut: 1. Bagaimana komposisi dan karakteristik awal timbulan municipal solid waste sebelum diolah dengan MBT ? 2. Bagaimana komposisi dan karakteristik akhir timbunan municipal solid waste setelah diolah dengan MBT ? 3. Berapa persen tingkat reduktivitas pengolahan municipal solid waste dengan MBT ? pengelompokkan jenis plastik berdasarkan kategori konsumsi di Indonesia ? Studi literatur dilakukan untuk menunjang penelitian yang bertujuan untuk mengetahui mechanical biological treatment, municipal solid waste, prosedur sampling timbunan sampah, dan pengukuran karakteristik untuk analisis. Selain itu, studi literatur dilakukan dengan 2
membaca jurnal ilmiah dalam maupun luar negeri, surat kabar, internet, dan laporan tugas akhir.
Gambar 1 Metodologi penelitian Pengumpulan data primer dilakukan dengan beberapa metode, diantaranya dengan melakukan pembangunan MBT dan survei lapangan. Kedua hal tersebut dilakukan untuk mendapatkan data secara langsung yang diperlukan dalam penelitian ini. Pembangunan MBT dilakukan di TPA Sarimukti, Jawa Barat. Pemantauan dilakukan satu kali seminggu meliputi kegiatan sampling komposisi dan pembalikan pile MBT serta penyiraman. Pemantauan dilakukan selama 6 minggu sejak bulan Juni 2013. Survei lapangan meliputi sampling dan wawancara yang dilakukan di TPA sarimukti. Pembuatan MBT Lokasi pembangunan MBT yaitu TPA Sarimukti terpilih sebagai area pembuangan akhir sampah kota regional Bandung. Pembangunan MBT dilakukan di tanah kosong area komposting. Tahap pertama adalah membuat rangka MBT dengan bambu dan tali rafia, selanjutnya pengisian rangka dengan sampah yang baru datang, kemudian meratakan timbunan dengan sekop. MBT yang dibangun berjumlah dua buah dengan perbedaan parameter tinggi dan volume. MBT-A yang berada di sebelah kanan adalah MBT kecil dan MBT-B yang berada di sebelah kiri adalah MBT besar. Berikut adalah keterangan perbedaan MBT yang dibangun.
Nama MBT MBT-A MBT-B
Tabel 1 Perbedaan MBT-A dan MBT-B Tinggi Lebar Panjang Volume Berat (kg) (m) (m) (m) (m3) 1,0 1,0 8,0 8 7313 1,5 1,5 8,0 18 16457
Densitas (kg/m3) 914,125 915,278 3
(a)
(b) Gambar 2 Proses pembuatan MBT
Sampling dilakukan untuk mengetahui komposisi sampah pada MBT. Sampel kemudian di uji di Laboratorium untuk mengetahui karakteristik fisik dan kimia. Metode sampling yang dilakukan mengacu pada SNI 19-3964-1994 yaitu Metode Pengambilan dan Pengukuran Contoh Timbulan dan Komposisi Sampah Perkotaan. Pemantauan terdiri dari pengecekan suhu dengan termometer, pengukuran tinggi MBT, dan pembalikan timbunan menggunakan alat berat setiap minggu sekali. Uji laboratorium yang dilakukan yaitu pengecekan kadar air, kadar volatil, kadar abu, fixed carbon, karbon organik, dan nitrogen. Uji lab dilakukan di Laboratorium B3 dan Limbah Padat ITB.
HASIL DAN PEMBAHASAN Komposisi Pengelompokan berdasarkan komposisi sampah ini biasanya dinyatakan sebagai % berat (umumnya berat basah) atau % volume (basah). Pengelompokan komposisi sampah berdasarkan SNI 19-3964-1994 terdiri dari sampah sisa makanan, kertas, plastik, kayu, kain, karet, logam besi-non besi, kaca, dan lain-lain. Persentase komposisi berat basah sampah yang dihasilkan pada MBT A dan B di TPA Sarimukti ditampilkan pada Gambar 3. Sampah Basah Kertas
6
WAKTU (minggu ke-)
5
Tekstil 4 Karet 3
Plastik
2
Kayu
1
Logam
0
Lain-lain 0%
20%
40%
60%
80%
100%
(a) MBT-A
4
Sampah Basah Kertas
6
WAKTU (minggu ke-)
5
Tekstil 4
Karet
3
Plastik
2
Kayu
1
Logam
0
Lain-lain 0%
20%
40%
60%
80%
100%
(b) MBT-B Gambar 3 Komposisi (a) MBT-A dan (b) MBT-B terhadap waktu Menurut Ruslinda (2006), komposisi sampah dipengaruhi oleh cuaca, frekuensi pengumpulan sampah, musim, tingkat sosial ekonomi, pendapatan per kapita, dan pengemasan produk. Komposisi sampah MBT di TPA Sarimukti, Jawa Barat seperti yang tertera di grafik diatas berasal dari sumber sampah area Rajawali, Cijerah dengan masyarakat tingkat sosial ekonomi menengah kebawah. Sampah diangkut dengan truk sampah bervolume 10 m3 dengan frekuensi pengumpulan sampah 3-4 rit setiap harinya. Sampling dilakukan saat cuaca cerah di bulan Juni yaitu musim pancaroba. Berdasarkan Gambar 3, pada saat pembangunan atau minggu ke-0, komposisi sampah di MBT-A dan MBT-B di dominasi oleh sampah basah dengan angka mencapai 70% dan plastik di tempat kedua dengan komposisi kurang dari 20 %. Seiring berjalannya waktu, komposisi sampah basah mengalami degradasi sedangkan plastik semakin meningkat. Pada minggu ke-6 pemantauan didapatkan komposisi sampah basah di MBT-A hanya 20% dan di MBT-B 25%. Sedangkan plastik mencapai 60% di MBT-A dan 80% di MBT-B. Proyeksi ini menunjukkan bahwa metode pengelolaan sampah menggunakan mechanical biological treatment menurunkan kadar materi organik.
Densitas
Densitas 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0
MBT A MBT B
0
2
4 Waktu (minggu ke-)
6
8
Gambar 4 Densitas MBT terhadap waktu 5
Berdasarkan Gambar 4 yaitu grafik perbandingan densitas MBT-A dan MBT-B terhadap waktu, proyeksi ini menunjukkan adanya peningkatan densitas di kedua MBT selama enam minggu dari 0.06 hingga 0.12, atau dengan kata lain meningkat hingga 200%. Hal ini terjadi karena menguapnya kadar air sehingga terjadi pemadatan timbunan yang membuktikan bahwa MBT dapat mengurangi luas pakai tanah untuk pengolahan sampah. pH
10
pH
8 6
MBT A
4
MBT B
2 0 0
1
2
3 4 WAKTU (Minggu ke-)
5
6
7
Gambar 5 Kadar pH berbagai MBT terhadap waktu Kontrol terhadap pH adalah salah satu parameter penting untuk mengevaluasi kehidupan mikroorganisme dan kestabilan limbah. Menurut Damanhuri (2004), pH kompos akan mengalami kenaikan dari awal mula hingga 8-8.5 dan akhirnya stabil pada pH 7-8. Dalam Gambar 5 dapat dilihat kedua MBT mencapai pH 8 pada minggu ke-2 hingga ke-4 yang kemudian turun di minggu ke-5 hingga stabil mencapai angka 7 pada minggu keenam yang menandakan MBT telah matang.
SUHU (oC)
Suhu
60 50 40 30 20 10 0
MBT A
MBT B 0
1
2
3 4 WAKTU (Minggu ke-)
5
6
7
Gambar 6 Perbandingan suhu MBT dan kompos terhadap waktu Gambar 6 menunjukkan nilai temperatur MBT-A dan MBT-B yang meningkat sejak penimbunan pertama yaitu 30-40 oC hingga mencapai 50 oC di minggu kedua. Hal ini menunjukkan aktivitas enzimatik dari bakteri mesofilik dan termofilik berjalan lambat yang seharusnya hanya membutuhkan waktu tiga hari saja menurut Damanhuri (2004), menjadi dua minggu. Salah satu penyebab proses yang lama ini adalah kurangnya oksigen yang berasal dari proses aerasi atau pembalikan dan pemberian air pada kondisi awal. Selanjutnya
6
pH menunjukkan penurunan bagi kedua obyek hingga minggu ke-6 dengan suhu berkisar antara 40 oC, hal ini menandakan proses pengomposan telah selesai. Kadar air Kompos dengan kadar air yang tinggi dapat menyebabkan masalah bau dan meningkatkan biaya transportasi, namun kompos kering pun dapat berdebu dan membutuhkan penambahan air. Saat penimbunan uap air dapat meningkatkan metanogenesis karena membatasi pengangkutan oksigen yang merupakan penghambat metanogenesis dari atmosfir, memfasilitasi transportasi mikroba dan nutrisi antara lingkungan mikro, dan mencairkan konsentrasi inhibitor lain. Namun kadar air yang terlalu tinggi, yaitu melebihi 70%, juga dapat bersifat menghambat metanogenesis (Donovan, Bateson, Gronow, Voulvoulis, 2010). Kadar air MBT 80
%
60 40
MBT A
20
MBT B
0 0
1
2
3
4
5
6
WAKTU (minggu ke-)
Gambar 7 Kadar air berbagai MBT terhadap waktu Kadar air MBT ditunjukkan di Gambar 7 dengan proyeksi penurunan secara signifikan. Kadar air awal MBT-A dan MBT-B sebesar 70% dengan komposisi sumber 60-80% sampah basah. Dekomposisi secara aerob dapat terjadi pada kadar air antara 30-100% jika didukung dengan aerasi yang memadai (Gotaas, 1956). Namun aerasi yang diberikan melalui pembalikan dengan alat berat dan penyiraman dilakukan hanya seminggu sekali pada setiap MBT dikarenakan rusaknya alat berat, besarnya timbunan, dan keterbatasan lahan. Selanjutnya kadar air kedua MBT kemudian turun secara pasti hingga mencapai 20% saja di minggu ke-6. Hal ini sesuai dengan standar pengomposan yaitu kompos matang memiliki kadar air maksimum 50% (SNI 19-7030-2004). C/N rasio 60
MBT A
50 40 30 20 10
MBT B
0 0
2
4 Waktu (minggu ke-)
6
8
Gambar 8 C/N rasio berbagai MBT terhadap waktu
7
Berdasarkan Samudro (2007), kompos dengan rasio C/N awal lebih besar atau lebih kecil dari 15 memiliki pengaruh yang sangat signifikan terhadap efisiensi terjadinya proses denitrifikasi. Pada rasio yang lebih rendah amonia akan dihasilkan dan aktivitas biologi akan terhambat, sedangkan pada rasio yang lebih tinggi nitrogen akan menjadi variabel pembatas. Proses degradasi menyebabkan penurunan nilai rasio C/N. Hal ini dikarenakan karbon dalam MBT digunakan sebagai sumber energi mikroorganisme atau terkonversi menjadi materi lain. Sedangkan nitrogen tidak akan habis walau digunakan, melainkan akan tersimpan di dalam biomassa kemudian digunakan oleh mikroorganisme lain untuk membentuk sel baru atau dengan kata lain terjadi daur ulang nitrogen. Gambar 8 menunjukkan rasio C/N terhadap waktu pada berbagai MBT. Tren menunjukkan proyeksi penurunan yang jelas. Hasil penelitian menunjukkan nilai C/N rasio awal di kedua MBT berada pada rasio yang lebih tinggi dari 15 yaitu 55 lalu kemudian mengalami penurunan sehingga nitrogen menjadi variabel pembatas. Berdasarkan Tchnobanoglous (1993) rasio C/N yang optimum untuk komposting aerob adalah 35-50. MBT pada minggu keenam tidak memenuhi angka ini sehingga dirasa perlu menambahkan bahan organik lain untuk mengoptimalkan rasio C/N untuk MBT.
KESIMPULAN Berdasarkan penelitian efektivitas reduksi timbunan sampah kota dengan berbagai metode MBT yang telah dilakukan, didapatkan beberapa hasil seperti : 1. Komposisi MBT di TPA Sarimukti terhadap waktu mengalami perubahan yaitu penurunan persentase sampah basah dan peningkatan persentase plastik dikarenakan terjadi proses degradasi. 2. Densitas MBT terhadap waktu meningkat sebesar 200% dikarenakan penguapan kadar air sehingga terjadi pemadatan. MBT dapat mengurangi luas pakai tanah untuk pengolahan sampah sampai dengan 50%. 3. Berdasarkan nilai pH, MBT telah matang pada minggu kelima yaitu saat pH stabil di angka 7. 4. Berdasarkan pengamatan suhu, aktivitas enzimatik dari bakteri mesofilik pada MBT berjalan lambat diduga karenakan kurangnya proses aerasi pada 3 hari pertama. 5. Kadar air awal MBT sebesar 70% dan kemudian turun hingga mencapai 20% di minggu ke-6. Kadar air akhir sesuai dengan standar pengomposan. 6. Rasio C/N MBT memiliki proyeksi penurunan secara signifikan dari 70 hingga 10 pada minggu keenam sehingga tidak memenuhi syarat pengomposan dan perlu ditambahkan bahan organik lain.
DAFTAR PUSTAKA Brinkmann, A. J. F. (1997). Biological treatment of Household Biowaste : The Triangle of Collectionn- technology – Market. Tobin Environmental Services. Dublin. Damanhuri, E & Tri Padmi. (2006). Pengelolaan Sampah, Diktat Kuliah Program Studi Teknik Lingkungan ITB. Bandung. Departemen Pekerjaan Umum. (2013). http://www.pu.go.id/ terakhir diakses pada tanggal 17 Maret 2013. Donovan, Sally M, Thomas Bateson, Jan R. Gronow & Nikolaos Voulvoulis. (2010). Characterization of Compost-Like Outputs from Mechanical Biological Treatment of Municipal Solid Waste. Journal of the Air & Waste Management Association, 60:6, 694-701. 8
Gotaas, Harold B. (1956). Composting : Sanitary Disposal and Reclamation of Organic Wastes. World Health Organization. Geneva. Jilani, S. (2007). Municipal Solid Waste Composting and its Assesment for Reuse in Plant Production, Department of Science, Textile Institute of Pakistan. Journal of Pak J. Bot., 39(1): 271-277. Republik Indonesia. (2008). Undang-Undang No.18 Tahun 2008 tentang Pengelolaan Sampah. Kementrian Lingkungan Hidup. Jakarta. Ruslinda, Y. (2006). Timbulan, Komposisi dan Karakteristik Sampah. Diktat Kuliah Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Andalas. Sumatera Utara. Samudro, Ganjar. 2007. Denitrification Efficiency in a Compost Bed with Various Carbon and Nitrogen Content. Departemen Teknik Lingkungan ITS. Surabaya. SNI 19-3964-1994. Metode pengambilan dan pengukuran contoh timbulan dan komposisi sampah perkotaan. SNI 19-7030-2004. Spesifikasi Kompos dari Sampah Organik Domestik. Departemen Pekerjaan Umum. Jakarta. Tchobanoglous, George, Hilary Theisen, & Samuel A. Vigil. (1993). Integrated Solid Waste Management. Mc Graw Hill. U.S.A.
9
