Sampah, permasalahannya tidak (atau belum) pernah terselesaikan di Indonesia. Masalah ini menimbulkan keprihatinan banyak pihak. Sempat viral dengan ditemukannya seekor penyu laut yang terluka akibat sebatang sampah sedotan masuk di hidungnya, dan akhirnya membuka mata banyak pihak bahwa kita sedang berada dalam posisi darurat sampah.

Data bulan Agustus 2018 menyebutkan, Jakarta sendiri saja memproduksi sampah sebanyak 7.000 ton sampah, setiap hari (Sumber). Sekitar 2000 ton diantaranya adalah sampah plastik. Tentu kondisi ini cukup mengkhawatirkan!

Lalu tahukah Anda, jika sebuah pembangkit listrik tenaga sampah mampu memproduksi listrik sebanyak 400 MWh per hari hanya dari 660 ton sampah? (Sumber)

Itu artinya satu hari sampah dari Jakarta saja senilai dengan listrik sebanyak 4000 MWh. Dan jika dalam sehari Jakarta membutuhkan pasokan listrik rata-rata sebanyak 120.000 MWh (Sumber), maka sampah tadi akan mampu menghemat energi fosil sebanyak 3%. Angka yang sedikit nampaknya, tapi jika dikonversikan dengan harga batubara bulan Agustus 2018 (US$ 107/ton; Sumber), dan asumsi bahwa setiap produksi listrik 600 MWh membutuhkan batubara sebanyak 290 ton, maka 3% tersebut senilai dengan US$ 205.000 per hari. Angka yang cukup fantastis!

Lalu bagaimana cara mengubah sampah menjadi listrik?

Proses mengubah sampah menjadi listrik dan energi yang bermanfaat lainnya biasa dikenal dengan proses Waste-to-Energy (WtE). Dikenal ada beberapa teknologi yang bisa digunakan untuk mengubah sampah menjadi energi. Dan berikut diantaranya:

Insinerasi (Incineration)

Insinerasi adalah sebuah proses pembakaran bahan-bahan organik yang terkandung di dalam material sampah. Insinerasi dan proses-proses lain yang melibatkan temperatur tinggi termasuk ke dalam proses Konversi WtE Termo-Kimia.

Proses insinerasi sampah menghasilkan tiga produk utama yaitu abu, gas buang, dan energi panas. Abu hasil pembakaran sampah pada insinerator (alat insinerasi) biasanya berupa material anorganik yang sering berwujud jelaga padat atau partikel-partikel kecil yang ikut terbawa gas buang. Partikel-partikel abu tersebut harus ditangkap oleh sistem khusus agar tidak mencemari atmosfer.

Gas buang sendiri banyak mengandung karbon dioksida dan beberapa molekul lain yang dengan kemajuan teknologi dapat diminimalisir jumlah pembuangannya ke atmosfer. Sedangkan energi panas hasil pembakaran insinerator dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan. Pada industri modern, energi panas ini langsung dipergunakan untuk sumber panas Pembangkit Listrik Tenaga Sampah (PLTSa).

Insinerator mampu mengurangi berat sampah 80 hingga 85%, dan volume sampah 95-96%, bergantung dari kandungan material logam di dalam sampah.

Selain itu, limbah jelaga insinerator terbukti bermanfaat untuk digunakan sebagai bahan baku jalan raya pengganti aspal. Bahkan banyak pihak mengakui kualitas aspal dari jelaga insinerator memiliki kualitas lebih baik dari aspal konvensional.

Sempat saya singgung di atas bahwa energi panas dari sampah dapat langsung digunakan untuk menghasilkan uap air superheat sebagai penggerak turbin uap pada pembangkit listrik. Diketahui setiap ton sampah memiliki kandungan energi yang mampu menghasilkan energi listrik sebanyak 2/3 MWh per hari, dan energi panas untuk kebutuhan pemanas air di sebuah area pemukiman senilai 2 MWh juga per harinya. Maka jika sebuah insinerator memiliki kapasitas 660 ton sampah, ia mampu menghasilkan listrik sebanyak 400 MWh per hari.

Gasifikasi

Gasifikasi adalah proses pemanasan material-material organik berbasis karbon, menjadi karbon monoksida, hidrogen, dan karbon dioksida. Proses ini menggunakan panas tinggi di atas 700°C, tanpa terjadi proses pembakaran, dan mereaksikan material-material organik dengan sejumlah oksigen dan/atau uap air terkontrol. Produk dari proses gasifikasi biasa disebut dengan syngas (synthetic gas) yang merupakan bahan bakar daur ulang ramah lingkungan.

Beberapa Teknik Gasifikasi

Kelebihan dari proses gasifikasi ini adalah produk syngas yang dihasilkan memiliki nilai kalor yang lebih tinggi daripada jika sampah langsung digunakan sebagai bahan bakar. Hal ini karena syngas yang tersusun atas gas hidrogen (H2) dan karbon monoksida (CO) terbakar di temperatur yang lebih tinggi daripada sampah.

Namun satu sisi negatif dari proses gasifikasi adalah produk sampingan yang bersifat korosif yakni abu klorida dan potasium. Sehingga dibutuhkan perlakuan khusus agar limbah tersebut tidak mencemari lingkungan.

Depolimerisasi Termal

Depolimerisasi termal pada sampah adalah proses pirolisis hidro untuk memecah polimer kompleks organik sampah menjadi minyak mentah ringan. Proses ini mampu memecah sampah-sampah biomas hingga plastik yang tersusun atas polimer rantai panjang karbon, hidrogen, dan oksigen, menjadi minyak mentah hidrokarbon rantai-pendek dengan jumlah maksimum 18 rangkaian atom karbon.

Proses depolimerisasi termal diawali dengan pencacahan sampah menjadi potongan-potongan kecil, dan mencampurnya dengan air jika sampah tersebut kering. Kemudian bahan baku ini dimasukkan ke sebuah tungku bertekanan untuk kemudian dipanaskan pada suhu 250°C dengan volume konstan. Proses yang mirip dengan panci presto ini akan mendidihkan campuran sehingga uap di dalamnya bertekanan 4 MPa. Proses ini ditahan selama 15 menit hingga semua uap air terbuang dan menghasilkan sebuah campuran hidrokarbon mentah dan mineral padat.

Setelah menyingkirkan mineral-mineral padat dari campuran tadi, proses selanjutnya adalah memanaskan kembali hidrokarbon mentah di temperatur 500°C. Proses ini bertujuan untuk memecah rantai-rantai hidrokarbon yang masih panjang. Hasil akhir dari proses ini mirip dengan struktur minyak mentah, sehingga proses distilisasi yang sama dapat digunakan untuk memecah kembali campuran ke komponen-komponen penyusunnya.

Changing World Technologies, sebuah perusahaan energi swasta, mengklaim mampu melakukan poses depolimerisasi termal ini dengan tingkat efisiensi mencapai 80 hingga 85%. Itu artinya hanya dibutuhkan sekitar 15 hingga 20% sejumlah minyak mentah hasil pemrosesan depolimerisasi termal ini, untuk menjalankan keseluruhan proses.

Keunggulan dari proses depolimerisasi termal ini adalah kemampuan prosesnya untuk memecah bahan-bahan beracun pada sampah, untuk ikut berubah menjadi minyak mentah. Selain itu, proses depolimerisasi termal yang justru membutuhkan sampah dengan kondisi basah, maka sampah yang cenderung lembab tidak akan mengurangi angka efisiensi proses. Hal ini berbeda dengan proses insinerasi yang justru kelembaban sampah akan menurunkan efisiensi proses insinerasi, karena kelembaban akan menyerap panas pembakaran sampah dan mengurangi jumlah energi panas yang dihasilkan.

Satu kelemahan dari proses depolimerisasi termal adalah ketidakmampuannya untuk memroses molekul-molekul hidrokarbon rantai pendek seperti metana yang banyak terkandung di sampah. Namun gas metana ini akan ikut terbakar untuk ikut memanaskan air pada proses depolimerisasi termal.

Pirolisis

Pirolisis adalah sebuah proses dekomposisi material dengan jalan menaikkan temperatur secara bertahap pada kondisi atmosfer bebas oksigen (inert). Umumnya proses pirolisis diawali pada temperatur 350°C–550°C dan terus naik hingga 700°C–800°C dalam kondisi bebas udara/oksigen.

Setiap proses pirolisis sampah harus diawali dengan tahap persiapan yakni pemisahan bahan-bahan logam, kaca, dan proses inerting untuk menghilangkan kandungan oksigen di atmosfer sekitar sampah. Selanjutnya material sampah yang sudah bersih tadi dimasukkan ke reaktor pirolisis untuk kemudian dipanaskan secara bertahap dalam kondisi bebas oksigen.

Proses pirolisis sampah menghasilkan tiga produk utama yaitu gas dengan nilai kalor tinggi (syngas), biofuel, dan endapan padat (char). Hasil proses pirolisis akan cenderung lebih banyak endapan padat ketika akhir proses pirolisis hanya mencapai temperatur di bawah angka 450°C, dengan laju kenaikan temperatur rendah. Sedangkan akan banyak menghasilkan syngas ketika temperatur akhir proses di atas 800°C dan laju kenaikan temperatur cepat. Namun rata-rata proses pirolisis dibuat di temperatur intermediate dengan laju kenaikan temperatur tinggi agar dapat menghasilkan bahan jadi minyak alami (biofuel).

Gasifikasi Plasma

Gasifikasi Plasma adalah sebuah perlakuan panas ekstrim menggunakan plasma untuk mengonversikan material organik menjadi syngas yang berupa hidrogen dan karbon monoksida.

Proses ini menggunakan alat las plasma dengan sumber energi listrik, serta elektroda yang dapat berupa tembaga, tungsten, hafnium, atau juga zirconium. Selain itu dibutuhkan pula gas inert yang dapat berupa argon jika ukuran plasma kecil hingga gas nitrogen jika plasma berukuran besar.

Gas inert bertekanan dilewatkan ke plasma las yang dapat mencapai temperatur 2.200 hingga 13.900°C, sehingga terionisasi. Gas panas terionisasi tersebut selanjutnya digunakan untuk memanaskan material-material sampah, sehingga material-material tersebut meleleh dan menguap. Uap inilah yang menjadi hasil proses gasifikasi plasma, dengan hasil sampingan berupa bahan-bahan yang tidak menguap namun meleleh menjadi semacam jelaga yang dapat berupa kaca, keramik, atau material logam.

Proses WtE tipe ini memiliki kelebihan utama yakni mampu mendegradasi berbagai material sampah berbahaya seperti sampah medis, racun, dan lain sebagainya, dengan sangat ramah lingkungan. Namun demikian sistem ini tidak terlalu banyak digunakan karena prosesnya yang kadang hanya menghasilkan energi nett sedikit, atau bahkan negatif.

Penguraian Anaerobik (Anaerobik Digestion)

Penguraian anaerobik sampah adalah sebuah proses penguraian material sampah biomas menggunakan mikroorganisme di lingkungan yang bebas oksigen. Proses yang juga kita kenal dengan istilah biogas ini dan beberapa proses selanjutnya, masuk ke dalam kategori proses Konversi WtE Bio-Kimia karena selain tidak membutuhkan energi panas dari luar seperti pada proses-proses WtE sebelumnya, juga melibatkan proses biologis di dalamnya.

Pengolahan biogas diawali dengan proses hidrolisis bakteri pada material input. Proses ini bertujuan untuk memecah material organik polimer yang tidak mudah larut, seperti karbohidrat misalnya, menjadi unsur-unsur turunan yang mudah larut (seperti gula dan asam amino) sehingga mudah diproses oleh bakteri lain.

Selanjutnya bakteri asidogenik mengubah gula dan asam amino tadi menjadi asam asetik dan unsur-unsur lain termauk karbon dioksida, hidrogen, dan amonia. Terakhir, organisme-organisme metanogen akan mengubah unsur-unsur tadi menjadi ga metana dan karbon dioksida. Gas metana inilah yang bisa dimanfaatkan lebih lanjut menjadi bahan bakar bermanfaat.

Sistem pengolahan WtE ini hanya cocok digunakan untuk mengolah bahan-bahan sampah organik seperti kotoran ternak, manusia, dan lain sebagainya. Oleh karena itulah sudah sering kita temui sistem-sistem biogas di berbagai area peternakan untuk memanfaatkan gas metana tersebut menjadi bahan bakar kompor dapur. Tak hanya itu, hasil sampingan dari proses biogas ini yakni endapan-endapan proses dapat digunakan sebagai pupuk kandang dengan kualitas yang sangat baik.

Fermentasi

Proses fermentasi tentu tidak lagi asing bagi kita. Proses ini dapat kita manfaatkan juga untuk mengonversikan sampah menjadi sumber energi.

Sebuah jurnal hasil penelitian Muhammad Waqas dan rekan-rekannya (Research Gate, 2018), menyebutkan bahwa sampah makanan dapat diolah agar menjadi asam laktat, etanol, biogas, biohidrogen, dan asam lemak volatil. Sampah makanan sangat kaya akan kandungan protein, karbohidrat, minyak, mineral, serta lemak yang sangat potensial untuk diolah menjadi sumber-sumber energi terbarukan di atas.

Namun demikian proses WtE ini masih belum banyak digunakan. Masih menurut penelitian yang sama, hal ini dikarenakan masih banyak tantangan dan penelitian yang intens untuk mengembangkan konsep WtE ini. Campur tangan pemerintah untuk mendukung teknologi ini juga sangat diperlukan.

Sel Bahan Bakar Mikroba (Microbial Fuel Cell/MFC)

Sel bahan bakar mikroba adalah sebuah sistem bio-kimia terkatalis yang mampu mempoduksi arus listrik dengan jalan mengoksidasi material organik biodegradable menggunakan bakteri atau enzim tertentu.

MFC tersusun atas dua ruangan yang masing-masing ditempatkan anoda dan katode, dengan sebuah sekat membran pertukaran proton yang memisahkan dua ruangan tersebut. Ruang anoda biasanya dijaga agar tidak terekspos oksigen, sedangkan ruang katoda dapat terekspos dengan udara luar atau terendam di larutan aerobik.

Ruang anoda yang bebas oksigen berisi larutan organik (yang bisa berasal dari sampah organik). Ketika mikroba mengoksidasi larutan tersebut, proses oksidasi yang terjadi akan menghasilkan gas karbon dioksida, elektron, serta proton. Elektron akan mengalir melewati anoda, melintasi rangkaian listrik eksternal, dan berakhir di katoda. Sedangkan proton akan melewati membran pertukaran proton menuju katoda di ruangan lain, lalu berkombinasi dengan oksigen membentuk air.

Alat WtE ini hanya cocok diaplikasikan untuk skala kecil saja. Misalnya diterapkan di lokasi yang jika harus menggunakan baterai konvensional memakan biaya yang mahal atau justru menimbulkan bahaya. Salah satu contoh adalah ketika dibutuhkan sebuah sumber energi listrik untuk menghidupi sebuah sensor korosi pada pipa pasokan gas alam lepas pantai, maka alat ini sangat cocok digunakan.

(Sumber)

Esterifikasi

Esterifikasi adalah proses reaksi kimia antara zat trigliserida (lemak/minyak yang banyak terkandung pada sampah makanan) dengan alkohol serta bantuan katalisator alkalin, untuk membentuk mono-alkil ester, atau biasa kita kenal dengan sebutan biodiesel. Proses ini biasanya menggunakan alkohol jenis metanol, sehingga hasil akhir proses esterifikasi nantinya adalah metil ester, atau yang kita kenal sebagai etanol, serta etil ester. Hasil akhir inilah yang dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif ramah lingkungan.


1 Comment

MonsterAR · December 5, 2018 at 6:01 pm

Artikel yang menarik dan bermanfaat sekali, semoga bisa memotivasi banyak orang agar bisa menanggulangi sampah

Baca juga aplikasi ar terbaik

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *


Thank you for visiting!

Subscribe to our Youtube channel to serve you more information & experience