3
2.2.2 Produksi dan emisi metana dari TPA
Sampah yang dibuang ke TPA terdiri atas komponen sampah organik dan anorganik.
Sampah organik akan mengalami penguraian atau dekomposisi yang menghasilkan bahan
padat dan gas antara lain CO
2
, CH
4
dan sebagian kecil H
2
S. Hasil penguraian sampah lainnya adalah berupa asam-asam organik
Nuryani et al. 2003. Thorneloe
et al. 2000 menjelaskan
pembentukan metana tidak terjadi segera setelah ditempatkan di tempat pembuangan
sampah. Proses pembentukan dapat memakan waktu berbulan-bulan atau tahun untuk
kondisi lingkungan yang tepat dan populasi mikroba yang diperlukan untuk terbentuknya
metana.
Banyak faktor
pengontrol dekomposisi, antara lain kadar air, konsentrasi
nutrisi, kehadiran
dan distribusi
mikroorganisme, ukuran partikel, fluks air, tingkat pH, dan suhu.
Thorneloe et al. 2000 juga menjelaskan dua faktor yang memiliki pengaruh terbesar
pada produksi CH
4
, yaitu kadar air dan pH. Tingkat produksi CH
4
meningkat dengan bertambahnya kadar air meskipun terdapat
perbedaan dalam
kerapatan, usia,
dan komposisi sampah. Faktor pH mempengaruhi
laju dan produksi permulaan CH
4
. Kisaran nilai pH 6,8 – 7,4 merupakan kisaran pH yang
optimum untuk aktivitas bakteri metanogen. Tingkat produksi CH
4
menurun tajam pada nilai pH di bawah 6,5 Zehnder et al. 1982
dalam Thorneloe et al. 2000. Ketika sampah terkubur di tempat pembuangan sampah,
sering kali terjadi akumulasi asam karboksilat dengan
cepat. Hal
ini mengakibatkan
penurunan pH dan membutuhkan selang waktu yang lama antara sampah yang terkubur
dengan produksi permulaan CH
4
. Timbunan sampah mengandung banyak
unsur pokok yang memiliki potensi untuk biodegradasi dalam kondisi anaerob. Namun,
kemungkinan kondisi yang optimal untuk dekomposisi
anaerob dalam
tempat pembuangan sampah akhir TPA sangat
kecil, dengan demikian dapat menimbulkan perkiraan yang berlebihan terhadap emisi
yang dihasilkan. Banyak metodologi untuk memperkirakan emisi dengan asumsi kondisi
yang optimal. Pada studi yang terbaru, data lapangan dikumpulkan untuk pengembangan
sebuah model empiris yang dimaksudkan untuk menggambarkan emisi aktual ke
atmosfer Peer et al. 1993.
2.3 Penentuan Potensi CH
4
dari Tempat Pembuangan Sampah
Pengetahuan tentang komposisi kimia dari sampah yang terkubur di tempat pembuangan
sampah memungkinkan untuk memperkirakan volume CH
4
yang dihasilkan. Massa CH
4
yang akan dihasilkan dapat dihitung jika semua unsur pokok tertentu dikonversi
menjadi CH
4
, CO
2
, dan amonia melalui persamaan reaksi 1 yang ada di bawah ini
Parkin dan Owen 1986 dalam Thorneloe et al. 2000.
Berdasarkan stoikiometri pada persamaan 1
tersebut, potensi CH
4
dari selulosa C
6
H
10
O
5
dan hemiselulosa C
5
H
8
O
4
adalah 415 dan 424 liter CH
4
pada suhu dan tekanan standar 0
C, 1 atmosfer per kilogram kering, masing-masing 18,5 dan 18,9 gram CH
4
kg kering.
Potensi metana ini menunjukan
produksi CH
4
maksimum jika 100 dari selulosa dan hemiselulosa tersebut diubah
menjadi CH
4
. Namun, dekomposisi dari unsur pokok yang terdapat di TPA berada di bawah
100 terutama karena: 1 beberapa selulosa dan hemiselulosa dikelilingi oleh lignin atau
bahan lainnya seperti plastik sehingga tidak tersedia secara biologis; dan 2 tidak ada
intervensi aktif, sampah yang terkubur tidak memiliki kelembaban, mikroorganisme, dan
nutrisi yang merata.
Kesetimbangan massa dapat digunakan untuk memperkirakan potensi CH
4
yang tersisa di tempat pembuangan sampah dengan
cara mengambil sampel sampah, melakukan analisis kimia yang sesuai, dan menghitung
potensi CH
4
. Idealnya, komposisi kimia awal dan potensi CH
4
dari sampah akan diketahui. Perbandingan keadaan potensi awal CH
4
dengan potensi pada saat pengambilan sampel akan memberikan informasi tentang bagian
dari sampah yang telah terdegradasi. Hal ini memungkinkan untuk mendapatkan beberapa
sampel di lokasi TPA dalam memperoleh estimasi dari cakupan wilayah dan tingkat
dekomposisinya.
Bogner 1990 dalam Thorneloe 2000 mengemukakan teknik lain untuk menilai
potensi CH
4
dari sampah,
yaitu tes
biochemical methane potential BMP. Pada tes BMP, kemampuan biodegradasi secara
anaerob dari sampel sampah 5 sampai 10 gram diukur dalam sejumlah reaktor kecil
100 sampai 200 ml. BMP menunjukkan potensi CH
4
yang terikat pada sampah. Nilai potensi tersebut akan lebih rendah daripada
C
n
H
a
O
b
N
c
+ [n - ¼a ½b + ¾c]H
2
[½n -
1 8
a + ¼b +
3 8
c]CO
2
+ [½n -
1 8
a + ¼b +
3 8
c]CH
4
+ cNH
3
.................... 1