Embed Size (px)
Citation preview
J. MANUSIA DAN LINGKUNGAN, Vol. 17, No.2, Juli 2010: 78-88
LIFE CYCLE ASSESSMENT PILIHAN PENGELOLAAN SAMPAH :STUDI KASUS WILAYAH KARTAMANTUL PROPINSI D.I. YOGYAKARTA
(Life CycleAss.essment of Solid WasteManagement Options:Case Study of the KARTAMANTUL Regions, Province of D.I. Yogyakarta)
Made Gunamantba*, Cbafid Fandeli**,Sbalibuddin Djalal Tandjung**, Sarto**IImu Lingkungan Sekolah Pasca Sarjana Universitas Gadjah Mada
*UniversitasPendidikan Ganesha Singaraja**UniversitasGadjah Mada Yogyakarta
Diterima: 26 Maret 2010 Disetujui: 3 Mei 2010
Abstrak
Berbagai skenario sistem pengelolaan sampah telah dikembangkan dan dibandingkan untuksampah yang dikelola di wilayah KARTAMANTUL dengan menggunakan metodologi lifecycle assessment (LCA). Metode pengelolaan sampan yang dipertimbangkan dalam skenarioadalah 111ndfillingtanpa atau dengan pemungutan energi, insinerasi, gasifikasi, dan anaerobicdigestion. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menilai indikator dampak dalam menentukan'pilihan sistem pengelolaan sampah yang paling sesuai dari aspek lingkungan. Jumlah sampahyang dikelola ditetapkan sebagai unit fungsi dari sistem yang diarnati. Life cycle inventory (LCI)dilakukan dengan melibatkan asumsi-asumsi pada masing-masing metode pengolahan dalam sistempengelolaan sampah. Produksi energi dan inventori emisi dihitung dan diklasifikasikan ke dalamkategori dampak pemanasan global, asidifikasi, eutrofikasi, dan pembentukan oksidan fotokimia.Indikator kategori dampak dikuantifikasi dengan faktor ekuivalensi dari emisi yang sesuai untukmengembangkan kinerja lingkungan dari masing-masing skenario. Pada sebagian besar kategoridampak gasifikasi langsung ditemukan sebagai metode pengelolaan yang paling layak, kecuali untukkategori asidifikasi. Analisis sensitivitas telah digunakan untuk menguji perubahan hasil dalamberbagai variasi masukan tetapi tidak mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap hasil secarakeseluruhan. Oleh karena itu, altematifterbaik terhadap sistem pengelolaan yang ada saat ini dapatdiidentifikasi.
Kata kunci: Sistem pengelolaan sampah, Life cycle assessment, Life cycle inventory, kategoridampak
Abstract
Various solid waste management (SWM) system scenarios \vere developed and comparedfor solid waste managed in KARTAMANTUL region by using life cycle assessment (LCA)methodology. The solid waste management methods considered in the scenarios were land-filling without and with energy recovery. incineration. gasification. and anaerobic digestion.The goal of the study was to assess indicators in determining the most suitable em'iron-mentally aspect of SWM system options. The functional unit of the study was the lll1lmOlllltof solid waste managed. The l~fecycle inventory analysis carried out by ineluding the assumptionsmade for each processes in the SWM system. Energy production and inventOJ)' emissionswere calculated and classified in to impact categories; global wamling. acidification. eutro-phication. andphotochemical oxidant. Impact categories indicator werequantified with equivalencefactors ofrelevan emissions to develope the environmental profiles of each scenario. In most of thecategories. direct gasification wasfound to be the most feasible method. except the acidification.Sensitivity analysis has been used to test some of the assumptiolls used ill the il!fluellce of I'ariell ,
Juli 2010 GUNAMANTA, M.: LIFE CYCLE ASSESSMENT 79
input to the results but none have effect on the overall result. Therefore, the best alternative to theexisting SWM can be identified.
Kel'words: Solid waste management system, Life cycle assessment, Life cycle inventory, impactcategories
PENDAHULUAN
Pemerintah Indonesia telah menetapkanundang-undang tentang Pengelolaan Sampahno. 18tahun 2008yang mewajibkanpemerintahdacrah hams membuat perencanaan penutupanTPAyang menggunakan sistem open dumpingatau uncontrolled landfilling paling lambatI (satu) tahun sejak undang-undang inidibcrlakukan (KNLH, 2009). Dalam hal inipcmerintah daerah dihadapkan pada beberapapilihan pengelolaan sampah. Berbagai pilihanpengelolaan sampah telah tersedia. Walaupundemikian, mengingat kandungan sampahsangat hcterogen sehingga memunculkanberbagai persoalan di antaranya : Apakahsampahorganikbiowastehams ditimbundalamlandfill atau diolah dalam anaerobic digesteratau melalui pengolahan thermal? Apakahbahan yang mempunyai nilai kalor tinggihams diolah secara thermal atau ditimbun
dalam landfill? Apakah sampah campuranharus diolah secara thermal atau ditimbun
dalam landfill? Bagaimanakah manfaat ataubeban lingkungan dari pengelolaan sampahuntuk energi? Jawaban atas pertanyaan-pertanyaan tersebut dapat diperoleh denganmengembangkanskenariopengelolaansampah(Thomeloe et aI., 2007) dan alat analisis yangdipcrlukan untuk mengeksplorasi informasi-informasi relevan sehingga dapat diambilkcputusan yang lebih baik.
Penelitian ini bertujuan untuk mengem-bangkan model life cycle inventory (LCI). Life(:1'C!einventory (LCI) sebagai fase kedua dalamlife (vcle assessment (LCA) adalah fase yangpaling kompleks dan menghabiskan banyakwaktu (USEPA, 2006). LCI bertujuan untukIllcngkuantifikasi aliran bahan dan energiscrta emisi yang dilepaskan ke lingkungandari sistcm yang diamati (ISO 14041, 1998).Olch karcna itu aspek kunci dalam LCI adalah
memodelkan aliran masukan dan keluaran
dari sistem yang diamati (ISO 14041, 1998).Berbagaimodel LCI untuk pengelolaansampahtelah dikembangkan untuk memfasilitasiaplikasi LCA. Bahkan model LCI berbasiskomputertelah dikembangkanoleh McDougallet a1. (2001), Eriksson et a1. (2002), danKirkeby et a1. (2006). Walaupun demikian,
,model-modeltersebutkurangfleksibelterhadapparameter-parameteryang digunakan(DiazandWarith, 2006). I;>iazand Warith (2006) telahm~ngembangkan model WASTED yang lebihfleksibel tetapi hanya menggunakan faktoremisi yang berbasis massa masukan sampahtanpa memperhatikan karakteristik kimiasampah. Demikian pula, Diaz tidak melibatkanproses anaerobic digestion.
Model yang dikembangkan dalampenelitian ini, secara konseptual mengacupada model WASTED. Walaupun demikian,penyesuaian dilakukan dengan memperhati-kan karakteristik kimia sampah dalampenentuan emisi dan melibatkan metodepengolahan anaerobic digestion. Modeldigunakan untuk menilai kinerja lingkungan'dari berbagai skenario pengelolaan sampahyang diusulkan terhadap karakteristik sampahyang dikelola di wilayah KARTAMANTUL.KARTAMANTUL (Yogyakarta, Sleman, dan
,~ Bantul) adalah wadah dalam bentuk Sekretariatbersama yang salah satu fungsinya melakukankoordinasi pengelolaan sampah bersama diwilayah Aglomerasi Perkotaan Yogyakarta(APY) tersebut. APY saat ini memanfaatkanTPA Piyungan untuk fasilitas pengelolaansampah.
METODOLOGI
Sesuai dengan tujuan dari penelitian,metodologiyangdigunakanmengikutiprosedurLCA. Stmktur dari LCAterdiri dari empat fase
80 J. MANUSIA DAN LlNGKUNGAN Vol. 17,No.2
(ISO 14040, 1997) : (1) penentuan tujuan danruang lingkup yaitu menentukan tujuan studi,unit fungsi dan batasan sistem demikian pulapilihan pengolahan yang dibandingkan; (2)L~fe c:vcle inventory (LCI). bertujuan untukmengidentifikasi dan mengkuantifikasi aliranbahan, energi dan emisi yang dilepaskan kelingkungan.(3) Life cyle impact assessment(LCIA), mengklasifikasikan data LCI kedalam kategori dampak dan digabungkansehingga diperoleh suatu indikator kategoridampak. Indikator-indikator tersebut mere-presentasikan potensi dampak lingkunganterhadap kategori dampak. (4) Interpretation,bertujuan untuk mengidentifikasi dan meng-evaluasi informasi dari hasil LCI dan LCIAsesuai dengan tujuan dan ruang lingkup yangtelah ditentukan.
Penentuan Tujuan dan Ruang LingkupTujuan dari penelitain ini adalah me-
ngembangkan informasi untuk membanding-kan berbagai peluang skema .sistem penge-lolaan sampah untuk sampah yang dikeloladi wilayah KARTAMANTUL. Adapun unitfungsi (ut) sebagai ukuran yang dijadikanacuan untuk melakukan perhitungan ditetap-kan per satu ton sampah yang dikelola tahun2008. Sistem hanya dibatasi pada prosespengolahan dan perluasan sistem hanya untukmenunjukkan kompensasi dari energi yang
. dihasilkan. Batasan sistem ditunjukkan dalamGambar 1.
Sebagaimana yang ditunjukkan dalamGambar I, skema pengelolaan sampah tidakhanya berfungsi untuk mengolah sampahtetapi juga memproduksi energi listrik.Energi listrik yang dihasilkan diasumsikanuntuk menggantikan produksi listrik secarakonvensional dalam jumlah yang ekuivalen.Oleh karena itu penghindaran emisi dariproduksi listrik konvensional dilibatkandengan mengurangkan emisi ini dari emisiyang dihasilkan skema.Dalam hal ini, produksilistrik pad a jaringan Jawa Madura Bali(JAMALI) diasumsikan digantikan terutamayang diproduksi dengan bahan bakar fosil: gasalam 18,74%, batubara 53,57%, dan minyak
berat 27,69% (diolah dari data statistik PLN2006)(PLN,2008).Faktor emisi dari campuranbahan bakar tersebut diperoleh dari literatur(Diaz and Warith, 2006).
Proses-proses yang dilibatkan dalammodel ini adalah insinerasi, gasifikasi, dananaerobicdigestion.Adapun skenario-skenarioyang dipertimbangkan meliputi : landfillingsebagai skenario dasar (skenario 0) yangmerepresentasikan pengelolaan saat ini danlima skenario aIternatif yang diusulkan :lanc{fillingdengan pemungutan energi sebagaiskenario I, kombinasi antara anaerobicdigestion dengan insinerasi sebagai skenario2, kombinasi antara anaerobic digestiondengangasifikasisebagai skenario 3, insinerasilangsung dari aliran sampah sebagai skenario4, dan gasifikasi langsung sebagai skenario 5.Tabel 1 menunjukkan distribusi sampah yangdiolah pada masing-masing skenario.
Life Cycle InventoryTahapan ini melibatkan dua aktivitas
utama; pengumpulan data dan perhitunganmelalui pengembangan model. Pengumpulandata meliputi pengumpulan data karakteristiksampah dan data yang diperIukan sebagaiparameter-parametermodel. Data karakteristikyang berkaitan dengan komposisi komponen-komponen sampah dikumpulkan melaluipengamatan langsung di TPA Piyungan.Adapun pemeriksaan laboratorium dilakukanuntuk menentukan analisis proksimat, ultimat,dan nilai kalor komponen sampah (Tabel 2).
Model LCI untuk melakukan perhitungan~dikembangkan dengan menggunakan suatuvektor yang mengandung semua informasitentang emisi ataupun produk yang mungkin.Setiap metode pengolahan mempunyai suatuvektor sebagai parameter model yang terkaitdengan emisi ataupun produk. Vektor iniadalah multi dimensi di mana masing-masingdimensi berkaitan dengan emisi atau produktertentu. Setiap aliran massa (kg) dalamproses harus dikaitkan dengan vektor, v, yangdinyatakandalammassa (kg emisi/kgmasukan)atau satuan lainnya (mis : m' CH4/kgVS, kgpolutan/kWh).
Juli 2010 GUNAMANTA, M.: LIFE CYCLE ASSESSMENT 81
Lingkungan Sampah
r"'-"'-"'-"'-"'l: Pengangkutan dan :: Pengumpulan :
L.'!"'-"'-"'-J:J
Sislem
Kompensasi
Emisi
1
Anaerobic
Digestion
Landfi/lingdengan dan
tanpapemungutan
energi
Sistem PengelolaanSampah
Energi
Gambar 1. Batasan sistem model (diadopsi dan dimodifikasi dari Diaz andWarith, 2006)
Tabell. Distribusi sampah yang diolah pada masing-masing proses dalam sekenario
Pernyataan berikut menunjukkan suatuvektor,v,di manabeban lingkungandan produkdigabungkan bersama;
kg / kg
l' =1
11/. / kg
kg/kfflhd/l
(I)
Aliran massa M (kg) atau energi E (kw)dari suatu proses dikalikan dengan vektor
terkait menghasilkanjumlah emisi atau produkP dari proses terkait.
Emisi gas C02' CO, CH4,Np, N02, NH3,S02' H2S,HF, HC1,dan NMVOC telah dipilihsebagai beban lingkungan. Data parameter-parameter yang diperlukan dalam modeldiadopsi dan dikembangkan dari berbagailiteratur.Pada bagian berikut diuraikan analisissecara teknis dari proses berkaitan denganparameter-parameter yang telah ditetapkandengan mengacu pada masing-masingskenario'yang diusulkan.
Sistem Pengelo- Jumlah sampah yang dlolah (ton/tahun)laan Sampah
Skenario Skenario Skenario Skenario Skenario Skenario0 1 2 3 4 5
Landfilling 146000 - 18250 18250 18250 18250
Landfilling dengan - 146000pemungutan energi
Insinerasi - - 54750 127750
Gasifikasi - - 54750 127750
AnaerobicDigestion
- - 73000 73000
82 1. MANUSIA DAN LINGKUNGAN VoI.17,No.2
Tabel2, Karakteristik aUran sampah yang dikelola di wilayah KARTAMANTUL
Skenario O. Produksi gas landfill diesti-masi dengan menggunakan model L~ndGEMyang menyediakan alat estimasi untuk meng-kuantifikasi produksi gas landfill dari landfill.Model LandGEM adalah model dekomposisiorde satu yang mengestimasi laju gas landfillberdasarkan potensi kapasitas methan (Lom' CHiton) yang dihasilkan dari sampahdan laju pembusukan k (thn-I). Masukanyang diperlukan dalam model ini adalahtahun landflll dibuka dan ditutup, jumlahsampah yang ditimbun per tahun, nilai lokalkonstanta laju timbulan methan (k), potensikapasitas mcnghasilkan methan (Lo). Dalampenelitian ini k (thn-I) ditentukan mengacupada nilai yang ditetapkan IPCC sedangkanLo ditcntukan sebagai fungsi dari kandunganDOC (Degradable organic carbon). DOCditentukan bcrdasarkan kandungan C-bio darikomponcn-komponcn sampah. Estimasi Lodilakukan dcngan mcnggunakan model IPCC(tPce. 2006).
Model LandGEM hanya mengestimasiproduksi gas-gas yang terkadung dalam gaslandfill tidak mengestimasi emisi dari gas-gas terse but ke atmosfer (USEPA, 2005).Oleh karena itu methan yang diemisikandihitung berdasarkan pada estimasi produksimethan dengan mempertimbangkan jumlahmethan yang teroksidasi. Artinya, emisiditentukan berdasarkan hasil dari perhitungan
. model LandGEM selanjutnya dikurangkandengan jumlah methan yang mengalamioksidasi. Dalam skenario ini 10% dari methan
diasumsikanmengalami oksidasi pada penutuppermukaan landfill (IPCC, 2006).
Kandungan gas methan dalam gas landfilldiasumsikan 50% sedangkan konsentrasi gas-gas lainyasepertiCO, H2S,NMVOC ditentukanberdasarkan konsentrasinya dalam gas landfillsesuai dengan yang ditetapkan dalam modelLandGEM. Emisi gas lainnya (HCI dan HF)yang tidak diestimasi dalam model LandGEM.Emisi-emisi tersebut ditentukan dengan
OrganiklKaret
Pem-Parameter Satuan Plastik Kayu Kertas Tekstil dan
BiowasteKulit
balut
Komposisi.... % berat 14,69 60,99 2,18 6,46 5,32 2,12 2,74Anali.i. Prok.i",at
Kadar air % berat 17,89 84,83 40,15 38,93 41,72 8,43 25,77
Total soJi.d(TS) % berat 82,11 15,17 59,85 61,07 58,28 91,57 74,23
Volatile matter (Vm) %bk 88,09 64,64 67,74 44,94 82,84 55,88 85,11Abu %bk 7,84 28,49 8,12 35,80 4,83 42,90 9,23
Karbon tetap (FC) %bk 4,07 6,89 24,15 19,26 12,34 1,23 5,66Analis;s Ulti",at %bk 0,00 j
[
C-bio %bk 0,00 40,415 44,530 . 32,53" 35,27" 32,26" 19,Q6'" /
C fosil %bk 61,44' 0,81" 23,51" 2.29" 34,49'"C %bk 61,44' 40,415 44,530 33,340' 58,780 46,32' 53,56H %bk 7,37. 6,260 5,560 5,310 3,840 5,71' 7,17N %bk 0,00 4,765 2,680 1,980 1,840 3,81' 0,12S %bk 0,00 0,430 0,120 0,320 0,130 0,13' 0,000 %bk 23,35' 19,65 39,00 23,25 30,59 3,68' 29,96CI gr/kg 1,59 10,27 3,705 0,78 4,53 9,58 3,04Nilai Kalor GJ/ton 30,70 2,26 2,42 12,4 130,34 25,45 13,99
Sumber : penelitian ini
· Tchobanog1ous et a!. (1993) dengan penyesuaian terhadap kadar abu hasil pengamatan; .. IPCC (2006);... Bjamadottir et a!. (2002); .... Sisanya adalah logam, ge1as,bahan berbahaya dan inert.
Juli 20I0 GUNAMANTA,M.: LIFE CYCLE ASSESSMENT 83
menggunakan faktor emisi berturut-turut 6dan 2 mg/(m3gas landfill) yang diperolehdari Manfredi and Christensen (2008). Emisidari peralatan berbahan bakar diesel yangdigunakan dalam operasional landfill untukpenycbaran dan pemadatan sampah dihitungdengan menggunakan faktor emisi dari Diazand Warith (2006).
Mengingat emisis dari gas landfill terjadidalam rentang waktu yang lama maka analisisdilakukan hingga periode 100tahun (termasuk30 tahun masa operasional lancffill). Emisidihitung dengan mengintegrasikan potensiemisi selama 100 tahun. Hal ini konsisten
dengan Diaz and Warith (2006) dan Manfrediand Christensen (2008). Cara penentuan inijuga dilakukan pada skenario-skenario lainnyabaik dengan tujuan penggunaan metodelandfill sebagai proses utama maupun untukpengclolaan sampah sisa dan limbahpadat darisisa pengolahan utama.
Skenario 1. Dalam skenario ini, 50% darigas landfill diasumsikan dikumpulkan dandiolah untuk menyinggkirkan H2S sehinggadiperoleh gas lancffill yang kaya CH4 97%.Pengumpulan dilakukan pada tahun ke IIhingga tahun ke 40 (termasik 10 tahunpasca operasional landfill). Pertimbangan inididasarkan pada hasil estimasijumlah produksigas lancfflll dengan menggunakan modelLandGEM. Gas landfill (biogas) selanjutnyadigunakan untuk menggerakkan turbin gasdalam upaya menghasilkan listrik dengankapasitas yang ditentukan. Kandungan energidalam biogas dengan CH497% ini ditetapkan36,6 MJ/mJ (Murphy and Power, 2007) daneffcsicnsi konversi menjadi energi listrikditetapkan 30% mengacu pada asumsi yangdigunakan olch Liamsanguan and Gheewala(200R)35% dan Cherrubini et a!. (2008) 28%.Kclcbihan biogas dibakar dan dilepaskanlangsung kc atmosfcr. Oemikian pula sisadari biogas yang tidak dikumpulkan 10% diantaranya tcroksidasi dan sisanya dilcpaskanlangsul1gkc atmosfcr.
Faktor cmisi dari pcmbakaran biogasdalam turbin gas mcliputi CH~(430 mglMJ),NOx (Ion mg/MJ). NMVOC (4 mg/MJ), CO
(250 mglMJ) diadopsi dari Baky and Eriksson(2003) sedangkan HCl (38 mg/Nm3), S02(6 mglNm3) diadopsi dari McDougall et aI.,(200 I). Adapun faktor emisi pembakarangas landfill dalam nyala api terbuka meliputiCO (39,7 glkg), NOx (162 mglkg), dan S02(931 mg/kg) diadopsi dari Bjarnadotir et al.(2002). Emisi C02 baik yang dihasilkan daripembakaran biogas dalam turbin gas maupundalam nyala api terbuka tidak dipertimbangkanberkontribusi dalam efek gas rumah kaca(Cherubinnietal., 2008).Emisidari operasionallandfill ditentukan dengan cara yang samadengan skenario O.Kebutuhan energi internalmengacu pada Boer et al. (2005).
Skenario 2. Kombinasi antara pengolahansecaraanaerobikdengan insinerasi.Skenarioinimenyandarkan pada fasilitas pemilahan untukmemisahkan fraksi organik biowaste sampahdengan fraksi lainnyayang dalam penelitian inidisebut fraksi bahan mudah dibakar demikan
pula terhadap logam, gelas, bahan berbahaya,dan inert. Fraksi organik biowaste terutamaterdiri dari sisa makanan, daun dan rumput.Adapun plastik, kertas, kayu, tekstil, karet dankulit serta pempes dan pembalut dikategorikansebagai bahan yang mudah dibakar karenamempunyai nilai kalor yang tinggi.
Fraksi organik biowaste yang telahdihancurkan diteruskan ke fasilitaspengolahananaerobic digestion untuk menghasilkanbiogas dalam proses yang terkendali.Produksi biogas dikaitkan dengan etTesiensikonversi biodegradabilitas volatile solid(biodegradability volatile solid distroyed)
~ (Tchobanoglous et aI., 1993) dan Murphyand McKeogh (2004). Komposisi CH4dalambiogas diasumsikan 60%. Sebagaimana dalamskenario I, CH4 dalam biogas ditingkatkankonsentrasinya dengan menyingkirkan gas-gas impuritis sebclum digunakan untukmenggcrakkan turbin gas hingga konsentrasiCH497%. Effesiensikonversienergiditetapkan40% terhadap kandungan energi dalam gasdan kcbetuhan energi internal 37% daTienergi listrik yang dihasilkan (Borjensson andBorglund, 2006). Adapun kehilangan biogaskarena kebocoran diasumsikan 10%(Baky and
84 1. MANUSIA DAN LINGKUNGAN Vol. 17, NO.2
Eriksson, 2003). Faktor emisi dari operasionalsistem anaerobic digestion dialokasikanberdasarkan kandungan total solid. Faktor-faktor emisis tersebut meliputi C02 (IS), CH4(4 kg/ton TS), NOx (46 kg/ton TS), CO ( 11kg/ton TS), NMVOC (3 kg/ton TS) (Borjessonand Borglund, 2006).
Fraksi bahan mudah dibakar dari sampahditeruskan ke fasilitas sistem insinerasi denganpemungutan energi listrik. Energi listrikyang dapat dipungut dari insinerasi dihitungberdasarkan kandungan lower heating value(LHV) dalam sampah sesuai dengan effesiensipemungutan energi yang telah ditetapkan dandikurangkandengankebutuhaninternal(Ribberet aI., 2008). Effesiensi insinerasi diasumsikan18 % dan kebutuhan energi internal 15% darienergi listrik yang dihasilkan (Murphy andMcKeogh, 2004). Estimasi jumlah ash yangdihasilkan baik bottom ash maupun ash daripengolahan flue gas mengacu pada Sundqvist(1999). Faktor emisi C02' S02' NOx, N20,NHJ,dan HCldari insinerasiditentukan denganpendekatan product-related sedangkan COdan NMVOC ditentukan dengan pendekatanprocess-related (Sundqvist, 1999). Datakoefisien transfer untuk C, N, Cl, dan S yangdiperlukan mengacu pada teknologi gratedengan sistem pemurnian gas yang diperolehdari Hellweg et aI., (200 I).
Skenario 3. Dalam skenario ini prosesinsinerasi dalam skenario 2 digantikan dengangasifikasi. Effesiensi gasifikasi diasumsikan34% dan kebutuhan energi internal 20% dariencrgi listrik yang dihasilkan (Murphy andMcKcogh, 2004). Estimasi jumah char yangdihasilkan ditcntukan bcrdasarkan karbontetap. abu, dan karbon dalam volatile matteryang tidak tcrkonversi (Jung and Fontana,.2007). Tcknologi gasifikasi adalah teknologiyang bclum ban yak diaplikasikan dalampengclolaan sampah (Balgiomo et aI., 2003)sehingga ketersediaan data terutama yangberkaitan dengan cstimasi cmisi dari tcknologiini juga Illasih tcrbatas. Olch karcna itu hanyaclllisiCO, CO" SO" H,S. N(\ yang ditentukandari proses ini. Dalalll hat ini faktor cmisiCO" SO,. H,S. Nt\; dari gasifikasi ditentukan
dengan pendekatan product-related yaitumenggunakan koefisien transfer C, S, dan NpadateknologiThermoselcetyangdiperolehdariHellweg et ai. (2001). Adapun CO ditentukandengan cara yang sarna seperti halnya padainsinerasi.
Skenario 4. Dalam skenario ini sampahdiarahkan langsung ke fasilitas insinerasi tanpamelalui pemilahan. Effesiensi konversi danfaktor konversi ditentukan dengan cara yangsarna seperti insinerasi pada skenario 2.
Skenario 5. Dalam skenarioini sampahdiarahkan langsung ke fasilitas gasifikasi tanpamelalui pemilahan. Effesiensi konversi danfaktor konversi ditentukan dengan cara yangsarna seperti gasifikasi pada skenario 4
I
Life Cycle Impact Assessment (LCIA)Data inventori yang dihasilkan dari
model diklasifikasi ke dalam kategori dampakpemanasan global, asidifikasi, eutrofikasi, dan
pembentukan oksidan fotokimia, Emisi gas C02'CH4, CO, NOx dikelompokkan ke dalam emisi-emisi yang berkontribusi terhadap kategori
dampak pemanasan global; H2S, HCl, HF, S02'NOx dikelompokkan ke dalam kategori dampak
asidifikasi; NOx, NHJ dikelompokkan ke dalamkategori dampak eutrofikasi; dan CO, NOx, danNMVOC dikelompokkan ke dalam kategoridampak pembentukan oksidan fotokimia.Se1anjutnya indikator kategori dampak dihitungsesuai dengan faktor ekuivalensinya. Indikatorkategori dampak pemanasan global dinyatakandalam C0 2 k . I ' asidifikasidalam S0 4 k
. I 'C Ulvaen C Ulvaen
eutrofikasi oalam PO 4 ckuiv.lcn' dan pembentukan. ~ oksidan fotokimia da[am etilena k
.I (Guinec UIVBen
et aI., 2001). -
HASIL DAN PEMBAHASAN
Data inventori emisi tidak ditunjukkan dalammanuskrip ini mengingat keterbatasan ruang.Potensi dampak dari masing-masing skenarioditunjukkan dalam Gambar 2. Kontribusi bcrsihdiperoleh dengan menjumlahkan kontribusidari masing-masing aktivitas yang terlibat dalamskenario dan penghindaran karcna pemungutanenergi.
..,.
Juli 2010 GUNAMANTA, M.: LIFE CYCLE ASSESSMENT 85
Potensi Pemanasan Global (Global WarmingPotential, GWP)
Gambar 2a menunjukkan perbandingandari skenario-skenario dan kontribusi setiapproses dalam setiap skenario terhadap potensipemanasan global. Kontribusi terendahditunjukkan oleh skenario 4 (61,3772 kgC02 c/uf) diikuti oleh skenario 2 (154,6398kg C02 c/uf), dan I (214,2085 kg C02 juf).Walaupun demikian ketiga skenario tersebutmenunjukkan mitigasi GWP dibandingkandengan pengelolaan yang ada saat ini (skenariodasar) berturut-turut 83,60%, 58,68%, dan42,76%. Nilai negatif yang ditunjukkan padaskenario 5 (-167,9816 kg C02 c/uf) dan 3(-49,3280 kg C02 juf) menunjukkan adanyapenghindaran terfiadap GWP. Penghindaranterhadap GWP dari skenario-skenario tersebutterutama dikontribusi kredit GWP sebagaikompensasi dari dihasilkannya energi listrik(Gambar 2a). Hila perhatian hanya difokuskanpada indikator GWP skenario 5 merupakanpilihan terbaik.
Potensi Asidifikasi (Asidification Potential,AP)
Semua skenario altematif menunjukkanpenghindaran terhadap potensi asidifikasi(AP) (Gambar 2b). Penghindaran tertinggiterhadap potensi asidifikasi ditunjukkan olehskenario 3 (-2,8135 kg S02,juf), diikuti oleh
=
..
= ::f=I'
.
'
.
.
'
-==
~'.".."
'=
~
..
"..""'."""."""
=-..
~.
.
.
.
..
.~.-
~
.
.
.
'
..
.
..
'
...
1
'
00000 u '.. -, "'---'< ,,- '--~--:'--,
I
.200 000000,' .. . .'Ih--'OO'
J
I
-400 0000
.' '---Jt ,- , ' >'~:, '
-6000000 'Skenario Skenario Skenario Skenario Skenario Skenario
012 )'4 5
BPenghindaran I 0_0000 204854 -2669125-4686706-2899466-515.4606 ,.AD
. AD 0,0000 0_0000325994 32.5994'0_0000 0,0000 CGASDGAS 0,0000 0.0000 0.0000 364.6397 00000 3017416 aN:
0.0000 00000 367,1299 00000 3093479 0.0000 8lFEONe
8lFE 00000 2346939 00000 O,QOOO 0_0000 00000 D LF
3742454 00000 218230 221035 419759 45737~DLF
Gambar 2a. Kontribusi proses pada masing-masing skenario terhadap potensipemanasan global (GWP)
skenario, 5 (-2,7968 kg S02,juf), 4 (-1,4297kg S02.juf), 2 (-0,8690 kg S02.c/uf), dan 1(-0,0669 kg S02.juf). Pada skenario 2 dan 3proses anaerobic digestion (AD) merupakankontributor utama terhadap AP. Walaupundemikian, penghindaran terhadap AP yangdiperoleh sebagai kompensasi dari prodllksienergi melampalli yang dikontribusikanskema ini sehingga kedua skenario tersebutmemberikan penghindaran terhadap AP.Demikian pula halnya dengan skenario 4 dan5 penghindaran terutama dikontribusi olehkredit AP sebagai kompensasi dihasilkannyaenergi listrik. Dalam aspek indikator potensiasidifikasi, skenario 5 menunjukkan kinerjaterbaik.
Potensi Eutrofikasi (Eutrophication Poten-tial, EP)
Seperti halnya pada potensi asidifikasi,semua skenario alternatif menunjukkanpenghidaran terhadap potensi eutrofikasi(EP) (Gambar 2c). Penghindaran tertinggiditunjukkan oleh skenario 5 (-0,1618 kg P04~ek/uf) diikuti oleh skenario 3 (-0,1467 kg P0-l-ek/uf),4 (-0,0787kg PO4- ek/ut), 2 (-0,0782kg P04-ek/uf), dan 1 (-0,0012 kg P04-ek/uf).ProsesAD memberikan kotribusi terbesar padaskenario 2 (0.4536 kg PO-I- ek/uf) dan 3 (0,4536kg PO4- ek/uf),walaupundemikiankreditEPyang diperoleh dari produksi listrik mclampalli
,
40000
3.0000
20000
10000
00000
-fOOOO
-2.0000 <-
- :1.0000
-4.0000
.50000
-6 0000 r---~'- - ~ ,,-,--- -.-Skenario Skenario Skenari:l' Skellano SkellantJ Skena.io
,
.~.
-
..
'
.
C..
;...
..
.
.
'..
..
'
..
...
.
.
.
'_ .
1.
..
.
'
..
.
.
.
.
.
.
...
'
..
'
..
~I,. ~ . " -. -'"-~. \. ,~~
.".,.._, ',.:.>\
~.,,,.': ,.&\?
DPe.~~al1
.AO
DGAS
ON<.
8tFE
DlF
II F\:/lytumJaran
Gambar 2b. Kontribusi proses pada masing-masing skenario terhadap potensiasidifkasi (AP)
D f\mghiwJaran OOtJtJU U IUl:I 4:!!iT4 401tl -I 61O II:Ih2ti
.AO OOtJUO U OOOU 2511J 25713 U,UUUl) (j unuO
o GAS (I,noon u uoun lIOOI)O (jOHI1 1I1I(J(J(J IllI423
ONe O,UOOU UUO()U Ul:lH2 UOOOO U 171i!J
8LFE o {JUDO U(J4ti {),(jI!(jU OUOIIU U_tJOtXf o (J(Joo
DI.F 00221 () ounu UIHljtl UIII),,!) UUO:i!; Ilo;!'t4
86 J. MANUSIA DAN LlNGKUNGAN Vol. 17, No.2
o 6000
o 4000
02000
o 0000
~ 0 2000
0.4000
-06000
-08000Skenarb I Skenark> I,' Skenatlo I Skenarlo ISkenarlo ISkenarlo
011 2!3,4 5
0.5000OAOOO
0~30000.2000
0.10000.0000
.0.1000
-0.2000
.0.3000
-0.4000
-0.5000
Gambar 2c. Kontribusi proses pada masing-masing skenario terhadap potensieutrofikasi (EP)
Gambar 2d. Kontribusi proses pada ma-sing-masing skenario terhadappotensi pembentukan oksidanforokimia (POP)
LF = IOlldfillillg tanpa pemungutan energi, LFE = landfilling dengan pemungutan energi, INC= insinerasi,GAS = gasifikasi, AD = anaerobic digestion.
Gambar 2. Kontribusi proses pad a masing-masing skenario terhadap potensi dampak
kontribusi tersebut sehingga kedua skenariotersebut menunjukkan penghindaran terhadapEP. Dcmikian pula halnya dengan skenario4 dan 5, pada kedua skenario ini kreditterhadap potensi eutrofikasi yang diperolehdari produksi listrik lebih besar dari yangdikontribusikan baik oleh proses pengolahaninsincrasi (0,0168 kg P04_ek/uf) maupungasifikasi (0,0054 kg PO 4- ek/uf). Bila indikatorpotcnsi eutrofikasi menjadi pertimbanganutama maka skenario terbaik ditunjukkan olehskcnario 5.
Potensi Pembentukan Oksidan Fotokimia(Photochemical oxidant potential, POP)
Skenario I menunjukkan kontribusipositif(0,3840 kg ctilcna_ek/uf) tcrhadap potensioksidan fotokimia (POP) di mana terutamadikontribusikan oleh aktivitas landfilling.Adapun skcnario 2, 3, 4, dan 5 menunjukkanpcnghindaran tcrhadap POP. Skenario 5(-0,1585 kg ctilcna ck/uf) mcnunjukkanpcnghindaran tertinggi diikuti oleh skenario3 (-0,1532 kg etilcna_ck/uf), skenario2 (-0,0702 kg ctilena ek/uf), dan skenario 4(-0,0671 kg ctilena~ ck/ut). Proses pengolahan
anaerobic digestion (AD) menjadi kontributorutama pada skenario 2 dan 3 (Gambar 2d).Walaupun demikian, kredit EP yang diperolehmelampaui kontribusi dari aktivitas lainnyasehingga kedua skenario ini memberikanpenghindaran terhadap EP. Demikian pulahalnya dengan skenario 4 dan 5 kredit potensipembentukan oksidan fotokimia lebih besardibandingkan dengan yang dikontribusikan .
baik oleh proses pengolahan insinerasimaupungasifikasi langsung termasuk landfilling(Gambar 2d). Bila potensi pembentukanoksidan fotokimia menjadi perhatian utama
/ maka, kinerja terbaik ditunjukkan olehskenario 5.
Analisis Sensitivitas
Analisis variasi komposisi bahan organikpad a aliran sampah KARTAMANTULdilakukan dengan mengikuti pol a variasi50%, 55%, 60,99%, 65%, dan 70%. Adapunfraksi lainnya mengikuti secara proporsionaldari kondisi awal. Hasil simulasi menunjukkanbahwa variasi fraksi organik sampah tidakmempcngaruhi urutan tcrhadap kinerjalingkungan (GWP).
I0.0000 -0.0068 -0.5394 -0.6062 .0.0959 -0.1706
'. _.an! 00000\ .0.0084
.,,,,j- "r.
. Penghindaran
.AD o0000 0.0000 0.4536 04536 0.0000 0.0000
_ j 0.00000.2158 0.2158 0.0000 0.0000----
--._.. ----- -------.... --DGA 00000 0.0000 00000 0.0054 0.0000 0.0054
[JGAS !0'0000I 0.0000
0.0000 0.0026 0.0000 0.0034UOOOO 00000 0.0073 0.0000 0.0168 0.0000
-- .- .------...---.-:DNC D N: 0.0000 0.0000
0.00341 0.0000 0.00501 0.0000
-- --
LFE I 0"""" 0302,
-.....-.--.... -'------ ."---'.lFE 0,0000 0.0055 0.0000 0,0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 O.DOOO0.0000i
o0238 0.0240 O.59 0.0485DLF o 0024 o 0000 0.0003 0,0005 0,0004 0.003. .. LF 0.4097 0.0000
Juli 2010 GUNAMANTA, M.: LIFE CYCLE ASSESSMENT 87
KESIMPULAN
LCA tclah digunakan sebagai alat untukmenilai dan membandingkan berbagai skemapilihan sistem pengelolaan sampah yang di-kelola di wilayah KARTAMANTUL,PropinsiDJ. YOGYAKARTA. LCA diaplikasikanmelalui pengembangan model LCI sebagaitahapan kedua dalam LCA. HasH dari studimenunjukkan bahwa:
Dalam kaitannya dengan potensi pe-manasan global, eutrofikasi, dan pembentukanoksidan fotokimia skenario 5 (Gasifikasi +Landfilling) ditemukan menunjukkan peng-hindaran tertinggi berturut-turut -167,9816C02_ek/uf, -0,1618 P04_ek/uf, -0,1618etilene_ekluf diikuti oleh skenario 3 (Gasifikasi+Anaerobic digestion + Landfilling).
Dalam hubungannya dengan potensiasidifikasiskenario 3 (-2,8135 S02_eklut) dite-mukan menunjukkan penghindaran tertinggidiikuti oleh skenario 5 (-2,7968 S02_eklut).
Data-data obyektif berkaitan denganpotensi dampak dari berbagai skenario alter-natif pengelolaan sampah untuk energi telahdiperoleh dengan mengaplikasikan LCA. Olehkarena itu, sejalan dengan literatur hasil yangdiperoleh pada penelitian ini menunjukkanbahwa LCA dapat diterapkan pada sistempengelolaan sampah sebagai alat penunjangkeputusan.
DAFTAR PUSTAKA
Baky., and Eriksson, O. 2003. System Analysisof Organic Waste Management in /
Denmark. Environmental Project No.822. Danish Environmental Protection
Agency.Belgiomo, v., De Feo, G., Rocca, C,D., and
Napoli, R,M,A. 2003. Energy fromgasification of solid wastes. WasteManagement. 23 ]-] 5
Bjamad6ttir HJ., Guomundur B., Frioriksson.,Johnsen T., and Sletsen." H. 2002.Guidelines for the use (~f'LCA in thewaste management sector. NordtestRcport TR 517. Finland.
Boer,D.E.,Boer,DJ., and Jager,J. 2005. WasteManagement Planning and Optimisa-tion - Handbook for Municipal WastePrognosisand SustainabilityAssessmentof WasteManagement Systems. IbidemVerlag, Stuttgart, Germany.
Borjesson, P., and Borglund, M. 2006.Environmental systems analysis ofbiogas systems-Part I: Fuel-cycleemissions. Biomass and Bioenergy. 30.469-485
Cherubini,F.,Bargigli, S., and Ulgiati, S. 2008.Life Cycle Assessment of Urban WasteManagement : Energy Performancesand Environmentla Impacts. The Caseof Rome, Italy. Waste Management.xxx. xx~-xxx. ELSEVIER
Diaz, R., and Warith,M. 2006. Life assessmentof municipal solid wastes: Develop-ment of the WASTED model. Waste
Management. 26. 886-901Eriksson, 0., Frostell, B., Bjorklund, A.,
Assefa, G., Sundqvist, J, 0., Granath, J.,Carlsson, M., Baky, A., and Thyselius,L. 2002. ORWARE-a simulation tool
for waste Management. Resources,Conservation and Recycling. 36. 287-307
Guinee,1.B.,Gorree, M., Heijungs,R., Huppes,G., Kleijn, R., van Oers, L., WegenerSleeswijk, A., Suh, S., Udo de Haes,H.A., de Bruijn, H., van Duin, R., andHuijbregts, M.A.J. 2001. Life CycleAssessment: An Operational Guide tothe ISO Standards. Kluwer AcademicPublishers. Dordrecht (Hardbound,ISBN 1-4020-0228-9;Paperback, ISBN]-4020-0557 -1. Leiden, Netherlands.
Hellweg,S.,Hofsteter,B.T.,and Hungerbuhler,K. 200]. Modeling waste incinerationfor life-cycle inventory analysis inSwitzerland. Environmental Modelingand Assessment 6. 2 ]9-235,200].
IPCe. 2006. 2006 IPCC Guidelines forNational Greenhouse Gas Inventories.
IGES Japan.ISO] 4040. ]997. Environmental Management
- Lif'eCycleAssessment- Principles and
88 J. MANUSIA DAN LlNGKUNGAN Vol. 17, No.2
Fra/1/ework. International Standards
Organisation, Geneva, Switzerland.ISO 14041.1998.Environmentalmanagement-
life cycle assessment-l~fe cycle impactassessment. International Standards
Organisation, Geneva, SwitzerlandJung, e.G., and Fontana, A. 2007. Slow
Pyrolysis vs Gasification: mass andenergy balances using a predictivemodel. CEB Working Paper No. 07/0262007. Universite Libre de Bruxelles
- Solvay Business School - CentreEmile Bernheim ULB CP 145/01 50,avenue F.D. Roosevelt 1050 Brussels- BELGIUM
Kirkeby, IT., Birgisdottir, H., Hansen, TL.,Christensen, TH., Bhander, G.S., andHauschild, M. 2006. Environmentalassessment of solid waste systems andtechnologies: EASEWASTE. WasteManagement & Research. 24: 3-15
KNLH, 2009. Undang-Undang RepublikIndonesia No. 18 Tahun 2008 TentangPengelolaan Sampah. KementrianLingkungan Hidup Repulik Indonesia2009. Jakarta.
Liamsanguan, e., and Gheewala, S.H. 2008.The holistic impact of integrated solidwaste management on greenhouse gasemissions in Phuket. Journal of CleanerProduction. 16. 1865-1871
Manfredi, S., and Christensen, T,H. 2008.Environmentalassessmentof solid waste
landfilIing technologies by means ofLCA-modeling. Waste Management.xxx. .xxx-xxx
McDougall, F., White, P., Franke, M., andHindle, P. 200 I. Integrated Solid WasteManagement A Life Cycle Inventory.Blackwell Science Ltd. United
Kingdom.
Murphy,J,D., and Power,N. 2007.A technical,economic, and environmental analysisof energy production from newspaperin Ireland. Waste Management. 27.177-192 .
Murphy,1.0., andMeKeogh,E.2004.Technical,economic and environmental analysisof energy production from municipalsolid waste. Renewable Energy. 29.1043-1057
PLN. 2008. Statistik PLN. Perusahaan Listrik
Negara 2006. http//www.pln.go.id.Diakses tanggal 12April 2008
Ribber, C., Bhander, G.S., and Christensen,TH. 2008. Environmental assessmentof waste incineration in a life-cycle-perspective. (EASEWASTE). Waste
. Management & Research. 26. 96-103Sundqvist, J,O. 1999. Life Cycle Assessment
and Solid Waste Guidelines for SolidWaste Treatment and Disposal in LCA.IVL, Swedish Environmental ResearchInstitute Stockholm, Sweden.
Tchobanoglous, G., Theisen, H., and Vigil,S. 1993, Solid wastes EngineeringPrinciples and management issues.McGraw-Hill. Singapore.
Thorneloe, S,A; Weitz, K., and Jambeck, J.2007. Application of the US decisionsupport tool for materials and wastemanagement. Waste Management. 27 :1006- 1020.
USEPA. 2005. Landfill gas emission model(LandGEM) Version3.02 User s Guide.U.S. Environmental Protection AgencyOffice of Research and DevelopmentWashington, DC 20460.
USEPA. 2006. Life Cycle Assessment Principlesand Practice. U.S. Environmental
Protection Agency Cincinnati, Ohio45268.
