EVALUASI SISTEM ANAEROBIC DIGESTION PADA
EVALUASI SISTEM ANAEROBIC DIGESTION PADA PENGOLAHAN
SAMPAH RUMAH TANGGA SKALA LABORATORIUM
(STUDI KASUS: SIKIPAS CIJANTUNG)
Francine A. Krisita1, Nyoman Suwartha2
1.
2.
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok
Email: fkrisita@gmail.com
ABSTRAK
SIKIPAS dibangun untuk memenuhi kebutuhan energi dan mengelola sampah, tetapi gas metan yang dihasilkan
belum sesuai perencanaan awal. Tujuan penelitian ini adalah mengevaluasi penyebab belum terpenuhinya jumlah
metan yang direncanakan dan menganalisis pengaruh waktu tinggal lindi dan kualitas feedstock terhadap
produksi metan. Metode evaluasi menggunakan Kajian Kelayakan 6 Komponen Teknis dan Non Teknis terkait
AD. Lebih jauh, simulasi skala lab dengan 3 variabel reaktor masing-masing menggunakan 5 hidrolisis dan 1
digester berkapasitas 2L dilakukan untuk mengevaluasi komponen teknis berdasarkan cara kerja dan proses pada
AD. Dari 6 komponen evaluasi terdapat 3 komponen yang bernilai negatif, yaitu ekonomi, institusional dan
hukum. Hasil simulasi menunjukkan kualitas feedstock berupa pH lindi >8, rasio C/N =7:1, perbedaan suhu
harian >10ºC dan COD 2.448 mg/L yang semuanya tidak memenuhi syarat pembentukan metan. SIKIPAS belum
menghasilkan gas metan disebabkan tidak dijalankannya faktor teknis sesuai SOP dan belum optimalnya
pengelolaan komponen ekonomi, institusional dan hukum.
Kata kunci: Anaerobic digestion; Komponen evaluasi; Metan; Sampah rumah tangga; SIKIPAS
EVALUATION ON ANAEROBIC DIGESTION SYSTEM OF HOUSEHOLD WASTE
TREATMENT IN LABORATORY SCALE
(CASE STUDY: SIKIPAS CIJANTUNG)
ABSTRACT
SIKIPAS is built to meet energy needs and waste managing, but the methane generation not yet appropriate the
initial plans. The aim of this research are to evaluate the cause of methane unfulfilled and to analyze the effect of
leachate retention time and feedstock quality to methane production. The evaluation using Feasibility Study of 6
Components Technical and Non-Technical Related to AD. Further, the laboratory scale simulation using 3
variable each in 5 hydrolysis and 1 digester tank (2L/tank) to evaluate technical component based on AD
working procedure and process. The findings is there is 3 evaluation components are negative, ie economic,
institutional and legal. The simulation result show the feedstock quality form leachate pH>8, C/N ratio=7:1,
daily temperature differences >10 ºC and COD = 2.448 mg/L which were not eligible to methane formation.
SIKIPAS not yet produce methane due to unexecuted technical factors according to SOP and yet optimal
management of the economic, istitutional and law components.
Keyword: Anaerobic digestion; Evaluation components; Household waste; Methane; SIKIPAS
1
PENDAHULUAN
Kebutuhan energi dunia hingga tahun 2015 mencapai 93,4 juta barel per hari yang
sebagian besar dipenuhi dari energi fosil (Itar & Noy, 2015). Untuk dapat memenuhi
kebutuhan energi dilakukan pengembangan energi baru dan terbarukan. Salah satunya
dihasilkan dari gas metan yang berasal dari sampah organik rumah tangga. Jumlah timbulan
sampah di Indonesia mencapai 38,5 juta ton sampah/tahun dan 58% diantaranya merupakan
sampah organik rumah tangga (KNLH, 2008).
Pengelolaan sampah terpadu yang terus ditingkatkan sejalan dengan pengembangan
teknologi baru dan terbarukan. Untuk menanggulangi masalah persampahan dan energi,
dibangunlah Sistem Komunal Instalasi Anaerobik Sampah (SIKIPAS) dengan kapasitas
pengolahan sampah organik 1 m3/hari atau sekitar 500-600 kg/hari (DirJen Cipta Karya,
2012). SIKIPAS merupakan program pilot project Kementrian Pekerjaan Umum yang hingga
saat ini terdapat di 3 lokasi; yaitu Kompleks PLN Duren Tiga, Kompleks KOPASSUS
Cijantung dan Lapas Kelas 1 Cipinang.
SIKIPAS dirancang dapat menghasilkan 150 m3 biogas, 1 m3 kompos dan 200 liter
pupuk cair dari setiap 2 m3 sampah yang diolah (Bramono, 2013) hingga saat ini hasilnya
belum sesuai. Pemangku jabatan di Negara berkembang memiliki masalah dengan
peningkatan jumlah penduduk dan tidak berfungsinya fasilitas pengelolaan sampah (Zubrugg,
Gfrer, Ashadi, Brenner, & Kuper, 2012). Pada awalnya SIKIPAS dibangun dan diawasi penuh
oleh Kementrian PU, namun saat ini telah diserahterimakan kepada pengelola Unit
Pengelolaan Sampah (UPS) KOPASSUS Cijantung. Dari 70 m3 sampah yang masuk ke UPS,
1 m3 diantaranya akan diolah di SIKIPAS. Selebihnya akan dikelola dengan 3R, dibakar atau
langsung diangkut ke TPA Bantar Gebang. (Effendi, 2015).
SIKIPAS Cijantung telah memperoleh juara 2 Kategori Teknologi Tepat Guna pada
Malam Penghargaan Konstruksi Indonesia 2014 dengan judul karya “Modul SIKIPAS
(Sistem Komunal Instalasi Pengolahan Anaerobik Sampah): Inovasi Teknologi Pengolahan
Sampah Karya Generasi Muda Indonesia di Kementrian Pekerjaan Umum”.
SIKIPAS menggunakan sistem AD ganda dengan 20 tabung hidrolisis dan 4 tabung
digester. Untuk mendapatkan kompos, proses yang direncanakan adalah selama 40 hari, yaitu
20 hari dalam kondisi anaerob di dalam tabung hidrolisis dan 20 hari secara aerob di luar
tabung. Air lindi diresirkulasikan dari hidrolisis ke digester selama 5-6 jam/hari. Proses
metanogenesis berlangsung di tabung digester untuk menghasilkan metan. Fasilitas ini tidak
dapat menghasilkan metan karena terdapat kerusakan alat; 10 tabung hidrolisis perpipaannya
2
rusak sehingga proses anaerob sampah yang direncanakan 20 hari dipotong oleh pengelola
menjadi 10 hari.
Tujuan dari penelitian ini untuk mengevaluasi faktor teknis dan non-teknis yang
menyebabkan SIKIPAS belum berproduksi sesuai disain awal serta mengetahui pengaruh
waktu tinggal lindi dan kualitas feedstock terhadap produksi biogas. Faktor non teknis yang
diteliti meliputi bidang lingkungan, ekonomi, social-budaya, institusional dan hukum
perundang-undanga. Penelitian ini penting dilakukan karena hasil dari penelitian dapat
digunakan sebagai pegangan/pedoman pembangunan fasilitas serupa, faktor-faktor apa saja
yang perlu dipertimbangkan dan seperti apa batasannya.
Penelitian ini berbeda dengan penelitian sebelumnya karena pada penelitian ini dititik
beratkan pada kemungkinan keberlanjutannya pekerjaan yang saat ini telah beroperasi
berdasarkan kondisi-kondisi yang diteliti, yaitu dari segi teknis-operasional, lingkungan,
finansial, sosial-budaya, institusional dan hukum perundang-undangan. Evaluasi keseluruhan
dilakukan dengan kunjungan lapangan, wawancara dan studi literatur. Evaluasi teknis
dilakukan dengan simulasi skala laboratorium. Kelebihan simulasi adalah adanya pengawasan
untuk proses fisika, kimia, biologis yang terjadi dalam reaktor. Hubungan antara waktu
tinggal lindi dan feedstock ditentukan berdasarkan kondisi eksisting namun dalam pengamatan
yang lebih detail. Perlakuan sampel disamakan dengan yang terjadi di lokasi eksisting (tidak
melakukan pengkondisian laboratorium) agar tidak terjadi perbedaan hasil.
Anaerobic Digester (AD)
AD sudah mulai dibuat tahun 1859 di India dari kotoran ternak, kemudian
berkembang di Afrika abad ke-20. Dalam waktu singkat teknologi AD telah berkembang di
seluruh dunia baik untuk kotoran hewan, limbah pertanian maupun limbah rumah tangga
(Aragundy & Kottner, 2008) (Curry & Pillay , 2012).
Cukup banyak variasi teknologi AD yang secara garis besar dibagi menjadi proses
tunggal dan ganda, masing-masing dalam proses basah dan kering dengan karakteristik
sampah dan cara operasional yang berbeda (Browne, Allen, & Murphy, 2013). Dari
keseluruhan jenis yang ada, SIKIPAS menggunakan sistem AD ganda yaitu hybrid batchUASB yang dianggap cocok untuk feedstock sampah makanan (Bramono, 2013). Secara
sederhana cara kerja reaktor adalah seperti pada Gambar 1.
3
Gambar 1. Reaktor Ganda Hybrid Batch – UASB
Sumber: Vandevivere, De Baere, & Vertraete, 2011
Bakteri pembentuk metan memiliki syarat-syarat tertentu untuk hidup dan
menghasilkan metan. Kondisi yang perlu dipenuhi diantaranya komposisi dan kualitas
feedstock, suhu, nilai pH, COD, waktu tinggal, proses pengadukan/mixing, keberadaan
inhibitor dan kondisi perpipaan pada AD (Lopez, Passeggi, & Borzacconi, 2015), (Fulford,
2015), (Vandevivere, De Baere, & Vertraete).
Evaluasi Fasilitas Anaerobic Digester
ISWM telah dikenalkan di awal 1980 mengingat rumitnya seluruh proses pengelolaan
persampahan terutama di daerah urban (Anschutz, Ijgosse, & Scheinberg , 2004). Untuk
melakukan evaluasi digunakan 4 pertanyaan panduan sebagai alat bantu yaitu Why (berisi
pendorong pembangunan), Who (siapa pemangku kepentingan yang berperan), What
(komponen dalam system operasi dari sumber, pengangkutan, proses dan pembuangan) dan
How (komponen teknis, lingkungan, social, ekonomi, institusional dan hukum perundangundangan) (Lohri, 2012).
Evaluasi yang telah dilakukan untuk berbagai fasilitas AD memiliki tujuan yang sama,
yaitu untuk mengetahui keefektifan kerja fasilitas tersebut. Dari berbagai evaluasi yang telah
dilakukan ada beberapa cara evaluasi yang dapat digunakan untuk mempertimbangkan
keefektifan operasional AD, yaitu:
1. Komposisi feedstock adalah faktor kunci dari jumlah biogas yang terbentuk (Nordlander,
Holgersson, Thorin, Thomasen, & Yan, 2011). Dengan membandingkan komposisi
feedstock dan biogas yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan perhitungan
efisiensi.
2. Kebutuhan listrik untuk mengoperasikan fasilitas AD dipengaruhi oleh loading rate,
jumlah digester, kapasitas digester, waktu tinggal, suhu operasi, laju aliran biogas dan
ukuran generator (Edwards & Villa, 2012).
3. Metode ISWM telah digunakan untuk melakukan studi kelayakan untuk AD di Negara
berkembang (Lohri, 2012). Metode ini dapat juga digunakan untuk melakukan evaluasi
4
pada fasilitas AD yang sudah terbangun dan beroperasi. Alat studi kelayakan dapat
diadopsi untuk masing-masing lokasi.
METODE PENELITIAN
Persiapan Penelitian
Persiapan penelitian adalah dasar dari berhasil atau tidaknya suatu penelitian. Agar data
penelitian yang diperoleh cukup memiliki kualitas, maka dilakukan persiapan penelitian yang
disusun dengan sistematis berdasarkan teori-teori yang telah diperoleh sebelumnya. Dalam
melakukan persiapan evaluasi, dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:
Evaluasi Umum:
•
Penyususnan kuesioner untuk stakeholder yang berisi pendapat dari mereka mengenai
tingkat kepentingan masing-masing komponen evaluasi. Responden diminta
memasukkan nilai antara 1-10 pada setiap komponen evaluasi.
•
Penyusunan tabel penilaian untuk setiap komponen evaluasi berdasarkan kondisi
eksisting. Kriteria disusun berdasarkan kemungkinan terlaksana/tidaknya pekerjaan
dan bagaimana cara penyelesaiannya. Tabel penilaian ini diajukan dengan cara
wawancara, sehingga pengisian didasarkan pada jawaban dari pertanyaan terbuka yang
diajukan.
•
Penyusunan responden dan kontak jaringan dan memetakan peranannya.
Evaluasi Teknis:
•
Reaktor hidrolisis dan digester: tabung hidrolisis dan digester menggunakan galon air
berkapasitas kerja 2 liter. 1 set reaktor terdiri dari 5 tabung hidrolisis dan 1 digester.
Dengan kapasitas tersebut sampah yang tertampung antara 240-500 gram/hari.
•
Sistem perpipaan menggunakan selang plastik fleksibel yang transparan agar dapat
dilakukan pengamatan kondisi dalam saluran.
•
Sampah yang digunakan adalah sampah yang berasal dari SIKIPAS.
5
Gambar 2. Diagram Reaktor Simulasi Laboratorium
Sumber: Pengolahan data, 2015
•
Dilakukan variasi simulasi, yaitu dengan membedakan waktu tinggal lindi dan
feedstock.
Tabel 1. Variasi Simulasi Skala Lab
Variabel
Resirkulasi
Komposisi
Kontrol (A)
2 x sehari
Sama dengan SIKIPAS
B
2 x sehari
50% SIKIPAS + 50% sampah makanan
C
24 jam, 200 ml/jam
Sama dengan SIKIPAS
Sumber: Pengolahan data, 2015
•
Bahan baku untuk simulasi berupa sampah rumah tangga dan sampah yang
dimasukkan ke SIKIPAS. Air lindi yang digunakan untuk simulasi juga berasal dari
SIKIPAS. Resirkulasi reaktor A dan B dilakukan manual dengan mengangkat digester
hingga air mengalir secara gravitasi, sedangkan reaktor C menggunakan pompa
peristaltik dengan kecepatan aliran 1 l/jam (200 ml/jam untuk setiap hidrolisis).
•
Waktu penelitian adalah antara bulan Januari – Mei 2015, simulasi dilakukan selama
30 hari antara 13 April – 12 Mei 2015.
•
Lokasi penelitian adalah di Cijantung-Jakarta Timur yang lokasinya berdekatan
dengan SIKIPAS. Ketentuan lokasi diantaranya memiliki sisi terbuka sehingga angina
tetap mempengaruhi kondisi reaktor, kondisi cuaca SIKIPAS dengan lokasi simulasi
sama.
HASIL PENELITIAN
6
Evaluasi Umum SIKIPAS
Secara keseluruhan evaluasi ini menjawab 4 pertanyaan ISWM yang dilakukan dengan
wawancara terbuka dan kuesioner.
WHY? Motivasi / pendorong pembangunan SIKIPAS adalah usaha dari Direktorat
PPLP Kementrian PU untuk membangun proses pengolahan sampah yang lebih berdayaguna
dan potensi keberlanjutannya lebih tinggi (Bramono, 2013). Untuk dapat mengelola sampah
dibutuhkan kemauan untuk konsisten dan diharapkan satuan seperti KOPASSUS yang sudah
terbiasa teratur dapat memberikan contoh yang baik. KOPASSUS juga banyak berkontribusi
dalam pengelolaan lingkungan hidup sehingga ajakan kerjasama dari PU disambut baik.
WHO? Pemetaan stakeholder di SIKIPAS dilakukan untuk mengetahui bentuk
kerjasama yang dapat dilakukan dalam usaha penanganan sampah. Kontribusi dari stakeholder
ditampilakan dalam Tabel 2.
Tabel 2. Stakeholder Proyek SIKIPAS
Stakeholder
Peran
Bentuk Intervensi
Sifat
Direktorat PPLP
Inisiator, disainer
Pembangun, dana pembangunan
Mendukung
Kontraktor
Pembangun
Skill pembangunan
Netral
KOPASSUS
Pemilik lahan
Penyediaan lahan, pembiayaan
Mendukung
operasional
Universitas Al-
Penelitian untuk mahasiswa
Hasil penelitian laboratorium dan
Azhar
Mendukung
pengetahuan untuk mahasiswa
Pemerintah
Perijinan untuk penggunaan
daerah
lahan dan masalah finansial
Penghasil
Penyedia feedstock
sampah
Peraturan dan perundang-undangan
Netral
Menghasilkan sampah, tidak
Mengganggu
memilah sampah sesuai instruksi
Masyarakat
Pemulung
Pengguna produk pupuk dan
Membeli pupuk yang dihasilkan
biogas
SIKIPAS
Mengumpulkan sampah yang
Membeli produk daur ulang dengan
dapat didaur ulang
harga murah
Mendukung
Mengganggu
Pada Tabel 2 dilakukan penggolongan peran, bentuk intervensi, dan sifat dari
masing-masing stakeholder. Dalam proses penilaian, perlu diketahui apakah bentuk
stakeholder mendukung, netral atau justru mengganggu kelangsungan proyek SIKIPAS. Sifat
mendukung, netral atau mengganggu ini perlu ditindak lanjuti dengan melakukan pertemuan
antar stakeholder untuk membahas tanggung jawab pada masing-masing bidang serta
menyelesaikan masalah-masalah yang “mengganggu”.
Kuesioner tingkat kepentingan antara komponen teknis, lingkungan, ekonomi, sosialbudaya, insititusional dan hukum disebarkan pada akademisi, konsultan/kontraktor dan
7
pemerintah sebagai alat bantu mengetahui alur pikir pemangku kepentingan. Rata-rata hasil
kuesioner ditampilkan dalam Tabel 3.
Tabel 3. Jawaban Kuesioner Tingkat Kepentingan
Kategori
Responden
Teknis
Lingk
EkonomiFinansial
Sosial Budaya
Institusional
Hukum dan
Perundang-Undangan
Akademisi
8,50
9,17
9,50
7,67
7,25
7,50
Konsultan /
Kontraktor
7,47
7,33
8,06
6,67
6,19
5,63
Pemerintahan
9,13
8,50
9,00
8,00
9,00
6,50
7,92
7,83
Rata-rata
Sumber: Pengolahan Data (2015)
8,46
6,97
6,83
6,08
Responeden adalah orang yang memahami proses AD secara keseluruhan dan
memiliki pengalaman dalam bidang tersebut. Komponen ekonomi merupakan pengaruh
paling besar dari keseluruhan hasil kuesioner. Dengan kata lain, pendanaan merupakan faktor
kunci dari seluruh kegiatan operasional kegiatan SIKIPAS. Hal ini terlihat dari beberapa
kendala teknis-operasional yang dihadapi di SIKIPAS sebagian besar disebabkan oleh
terbatasnya dukungan finansial (Effendi, Pengelolaan SIKIPAS, 2015).
WHAT? SIKIPAS berlokasi di Kompleks KOPASSUS Cijantung. Lokasi tersebut
sebelumnya adalah tempat pembuangan sampah warga sekitar yang kemudian dimanfaatkan
sebagai UPS. Timbulan sampah SIKIPAS adalah 40 m3/hari dengan komposisi sebagai
berikut.
Gambar 3. Komposisi Sampah SIKIPAS
Sumber: Data primer, 2015
Kegiatan operasional SIKIPAS dilakukan di dalam hangar terbuka. Berikut adalah
denah lokasi SIKIPAS.
8
Gambar 4. Denah SIKIPAS
Sumber: Pengolahan data, 2015
Diagram alir yang terjadi di SIKIPAS ditampilakn merupakan keseluruhan kegiatan
yang terjadi di UPS Cijantung.
Gambar 5. Diagram Alir Sampah SIKIPAS
Sumber: Pengolahan Data, 2015
Operasional SIKIPAS diawali dengan pemilahan di sumber tetapi pengangkutannya
masih tercampur. Jumlah sampah organik terbanyak yang masuk ke UPS adalah dari potongan
kebun (hutan kota dan jalan). Ranting dan dahan yang tidak dapat dicacah oleh mesin
pencacah di lokai dibakar dan abu yang didapatkan akan dicampurkan dengan cacahan daun
dan sekam untuk masuk ke hidrolisis.
9
Sampah daun dicacah dua kali dan disaring hingga ukuran 5.000 mg/l untuk
menghasilkan metana yang dapat terbakar (45%) (Bramono, 2013). Nilai COD yang kecil
dipengaruhi oleh rasio C/N = 7:1 sehingga aktifitas mikrobiologi terganggu dan proses
dekomposisi tidak berjalan. Suhu 35ºC hanya terjadi di siang hari setelah hari ke-15
sedangkan perbedaan suhu antara pagi dan siang > 5 ºC. Tidak terdapat kumpulan bakteri
(sludge blanket) sebagai tanda bahwa bakteri sehat (Pfefer, 1980).
14
Gambar 8. Hasil Pengukuran pH, CH4 dan Suhu pada Reaktor B
Sumber: Pengolahan Data, 2015
pH pada reaktor B yang fluktuatif menyebabkan tidak terbentuknya metana.
Pencampuran sampah makanan yang bersifat asam dengan pH awal 3,4-6 dengan air lindi
SIKIPAS yang memiliki pH 10 menyebabkan berfluktuasinya niali pH. Perubahan nilai COD
di hari ke 16 (7.536 mg/l) dan tetap naik di hari ke 31 (11.132 mg/l) menandakan aktifitas
mikrobiologi aerob tinggi. Rasio C/N pada reaktor B adalah 6:1 dan berada dalam kondisi
asam menyebabkan protein pecah menjadi asam amino. Proses ini meyebabkan peningkatan
kadar nitrogen dalam sampah dan mengganggu proses pembentukan metan (Zeshan ,
Karthikeyan, & Visvanathan, 2012).
15
Gambar 9. Hasil Pengukuran pH, CH4 dan Suhu pada Reaktor C
Sumber: Pengolahan Data, 2015
Resirkulasi lindi yang direncanakan 24 jam tidak dapat dilaksanakan karena masalah
pada pompa yang saat gas terbentuk terjadi clogging. Karena terjadi masalah pada pompa,
maka resirkulasi lindi dilakukan 1 kali sehari sekali setelah pompa dipancing terlebih dahulu
tetapi menyebabkan kondisi reaktor tidak sepenuhnya anaerob dan justru menjadi seperti yang
terjadi di SIKIPAS saat ini. Ada kemungkinan saat pompa dibongkar, metan yang sudah
terbentuk justru lepas ke udara bebas.
Selama proses simulasi, ditemukan beberapa hal penting yang menjadi perhatian.
Temuan ini dapat digunakan sebagai acuan perbaikan fasilitas AD atau bahan pertimbangan
sebelum melakukan pembangunan.
Tabel 6. Temuan Penting Berkaitan dengan SIKIPAS
Faktor
Perencanaan
teknis
Pendanaan
Teori
Percobaan laboratorium selalu
berhasil dengan berbagai
pengkondisian sebagai syarat.
Contohnya mempertahankan
suhu, feedstock yang cocok,
bangunan yang diperlukan
Perhitungan untung-rugi dan
biaya OM masuk dalam
pertimbangan
16
SIKIPAS
Pembangunan SIKIPAS memodifikasi hasil
penelitian laboratorium tanpa
mempertimbangkan hasil yang mungkin
terjadi.
PU bertanggung jawab membangun
kemudian untuk OM dan bagaimana
pengaturan selanjutnya dilimpahkan
Faktor
Teori
Institusional
Tanggung jawab, serah terima
dan perhatian dari pemangku
kepentingan merupakan faktor
yang perlu dilakukan dan
dipersiapkan sebelum
pembangunan berlangsung.
Masyarakat
Pemilahan di sumber dan
penerimaan masyarakat pada
sistem AD
Hukum dan
Perundangundangan
Peraturan dapat menggiring
masyarakat untuk melakukan
pengelolaan sampah dan
peduli pada sampah yang
dihasilkan
Pemangku
6 komponen kelayakan
kepentingan
menjadi bahan pertimbangan
Rasio C/N
16-25:1
Kadar air
45%
COD
Minimal 5.000 mg/l
Sulfat
Dilakukan penghilangan sulfat
Nitrogen
Dilakukan aklimatisasi
pH
Dilakuan penyesuaian pH
Suhu
Untuk bakteri mesofilik suhu
efektif adalah 35 oC.
Perubahan suhu harian tidak
lebih dari 5 oC.
Perpipaan
Diperhatikan kemiringan,
penempatan air valve atau
saluran udara menuju gas bag
Bak ekualisasi Berguna untuk penyesuaian
pH dan tekanan
Bangunan
Tertutup untuk melindungi AD
hanggar
dari perubahan suhu, sinar
matahari langsung dan hujan
Pompa
Pompa untuk biogas
digunakan pompa sentrifugal
SIKIPAS
menjadi tanggung jawab KOPASSUS. (PU
lepas tangan)
Perhatian saat ini masih sebatas
perencanaan teknis dan pembangunan.
Kapasitas institusional bahkan SDM untuk
operator belum menjadi perhatian padahal
keberhasilan AD bergantung pada kapasitas
institusional yang kompeten dan dapat
menyelesaikan masalah teknis dengan
segera.
Pemilahan telah dilakukan berdasarkan
instruksi atasan. Kemungkinan program
terhenti bila pimpinan ganti cukup
membahayakan program SIKIPAS.
Hingga saat ini belum ada peraturan yang
khusus mengatur AD untuk feedstock
sampah.
Belum memenuhi 6 komponen kelayakan
6-7:1
30%
2.448 mg/L
Tidak dilakukan pemeriksaan
Tidak dilakukan pemeriksaan
Tidak dilakukan pemeriksaan
Tidak dilakukan pengecekan suhu seharihari. Pada simulasi lab suhu 35oC dan
perubahan suhu harian yang terjadi di
digester adalah 14oC.
Tidak ada saluran udara pada perpipaan
Tidak terdapat bak ekualisasi
Terbuka sehingga tabung hidrolisis dan
digester tidak terlindung
Pompa peristaltik tidak dapat digunakan
untuk mengalirka lindi.
Sumber: Pengolahan data, 2015
17
Kesimpulan
Berdasarkan hasil dan pembahasan dalam penelitian ini, maka dapat disimpulkan
beberapa hal, yaitu:
1.
6 komponen evaluasi dan kelayakan, yaitu teknis operasional, lingkungan, ekonomifinansial, sosial-budaya, institusional serta hukum dan perundang-undangan samasama penting karena setiap komponen saling berkaitan dan saling tergantung. 3
Komponen dengan nilai negatif adalah ekonomi-finansial, institusional dan hukum
perundang-undangan. Kendala teknis yang dihadapi merupakan dampak dari
kekurangan dari komponen lain, yaitu tidak terpenuhinya alat operasi akibat kurang
dana, tidak mengertinya SDM akan proses yang diharapkan akibat kurang pelatihan
dan tidak ada konsep reward and punishment akibat belum adanya peraturan terkait
AD.
2.
Parameter yang harus diukur dan diperiksa berkala pada SIKIPAS semuanya tidak
memenuhi persyaratan pembentukan metan (Rasio C/N, COD, kadar air, pH, suhu).
Ketiga reaktor tidak menghasilkan jumlah metan yang cukup untuk dibakar (maksimal
5% volume).
Saran
1.
Sebelum melakukan pembangunan hendaknya melakukan studi kelayakan yang juga
dapat menggunakan alat Komponen Evaluasi untuk menghindari kegiatan berhenti di
tengah jalan atau beroperasi tidak sesuai dengan rancangan awal. Kesanggupan dari
pemangku kepentingan (institusional) terutama dalam hal pembiayaan karena petugas
lapangan sangat memerlukan uang kas bila peralatan ada yang rusak sewaktu-waktu.
2.
Diperlukan pemahaman lebih dalam dari operator / yang bertanggung jawab pada
fasilitas AD bahwa komposisi feedstock akan sangat berpengaruh terhadap komposisi
gas yang terbentuk untuk segi teknis. Cara pemenuhan persyaratan pembentukan
metan harus diusahakan.
18
Daftar Pustaka
Anschutz, J., Ijgosse, J., & Scheinberg , A. (2004). Putting ISWM to Practice. Gouda, The
Netherlands: WASTE.
Aragundy , J., & Kottner, M. (2008). IBBK, Fachgruppe biogas Weckelweiler, " Biogas
reference manual. Germany: Weckelweird.
Bramono, S. E. (2013, 02). Modul SIKIPAS Inovasi Baru dalam Teknologi Pengolahan
Sampah . Buletin Cipta Karya. Jakarta, Indonesia : Kementrian PU.
Browne, J., Allen, E., & Murphy, J. (2013). Improving Hydrolysis of Food Waste in a Leach
Bed Reactor. Waste Management, 2470–2477.
Curry, N., & Pillay , P. (2012). Biogas prediction and design of a food waste to energy system
for environment. Renewable Energy, 200-209.
DirJen Cipta Karya. (2012). Laporan Akuntabilitas Kinerja Instansi Pemerintah Tahun 2012.
Jakarta: Direktorat Jenderal Cipta Karya.
Edwards, H., & Villa, R. (2012). Energy Balance of Anaerobic Digesters in the UK with an
Emphasis on the Role of Plant Size. Bedford: Cranfield University.
Effendi, N. (2015, Februari 12). Pengelola Sikipas Cijantung. (F. A. Krisita, Pewawancara)
Effendi, N. (2015, Maret 12). Pengelolaan SIKIPAS. (F. Krisita, Pewawancara)
Fulford, D. (2015). Small-Scale Rural Biogas Programmes - A handbook. Warwickshire:
Practical Action Publishing\.
IEA. (2014). World Energy Outlook 2014. Paris Cedex: OECD/IEA.
Itar, & Noy. (2015, 2 12). Badan energi internasional prediksi kebutuhan minyak untuk dunia
tahun
2015
93,4
juta
barel.
Dipetik
2
19,
2015,
dari
Geo
Energi:
http://geoenergi.co/read/oil-gas/4717/badan-energi-internasional-prediksi-kebutuhanminyak-untuk-dunia-tahun-2015-934-juta-barrel/
KNLH. (2008). Statistik Persampahan Domestik Indonesia Tahun 2008. Jakarta: Kementrian
Negara Lingkungan Hidup .
Lohri, C. R. (2012). Feasibility Asssessment Tool for Urban Anaerobic Digestion in
Developing Countries. Sandec: Thesis.
Lopez, I., Passeggi, M., & Borzacconi, L. (2015). Variable Kinetic Approach to Modelling an
Industrial Waste Anaerobic Digester. Biochemical Engineering Journal 96, 7-13.
Nordlander, E., Holgersson, J., Thorin, E., Thomasen, M., & Yan, J. (2011). Energy
Efficiency Evaluation of Two Biogas Plants. Third International Conference on
Applied Energy, 1661-1674.
19
Pfefer, J. T. (1980). Anaerobic Digestion Process. In D. A. Stafford, B. I. Wheatley, & D. E.
Hughes, Anaerobic Digestion (pp. 15-33). London: Applied Science Publishers.
Sidabutar, N. V. (2012). Peningkatan Kualitas Kompos UPS Permata Regency dengan
Variasi Penambahan Kotoran Ayam. Depok: Tesis Teknik Lingkungan, Departemen
Teknik Sipil, Uniersitas Indonesia.
Sidauruk, I. A., Andari, G. S., & Hartono, D. M. (2014, Juni). Pengaruh Resirkulasi Air Lindi
Terhadap Kualitas Air Lindi dan Fisik Sampah pada Bioreaktor Landfill. Depok,
Indonesia: Universitas Indonesia.
Tchobanoglous, G. H. (1993). Integrated Solid Waste Management. New York: Mc Graw
Hill.
Vandevivere, P., De Baere, L., & Vertraete, W. (n.d.). Types of Anaerobic Digesters for Solid
Waste.
Zeshan , O., Karthikeyan, P., & Visvanathan, C. (2012). Effect of C/N ratio and ammonia-N
accumulation in a pilot-scale thermophilic dry anaerobic digester. Bioresource
Technology 113 , 294-302.
Zubrugg, C., Gfrer, M., Ashadi, H., Brenner, W., & Kuper, D. (2012). Determinants of
sustainablity in solid waste management- The Gianyar waste recovery project in
Indonesia. Waste Management 32, 2126-2133.
20
SAMPAH RUMAH TANGGA SKALA LABORATORIUM
(STUDI KASUS: SIKIPAS CIJANTUNG)
Francine A. Krisita1, Nyoman Suwartha2
1.
2.
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok
Email: fkrisita@gmail.com
ABSTRAK
SIKIPAS dibangun untuk memenuhi kebutuhan energi dan mengelola sampah, tetapi gas metan yang dihasilkan
belum sesuai perencanaan awal. Tujuan penelitian ini adalah mengevaluasi penyebab belum terpenuhinya jumlah
metan yang direncanakan dan menganalisis pengaruh waktu tinggal lindi dan kualitas feedstock terhadap
produksi metan. Metode evaluasi menggunakan Kajian Kelayakan 6 Komponen Teknis dan Non Teknis terkait
AD. Lebih jauh, simulasi skala lab dengan 3 variabel reaktor masing-masing menggunakan 5 hidrolisis dan 1
digester berkapasitas 2L dilakukan untuk mengevaluasi komponen teknis berdasarkan cara kerja dan proses pada
AD. Dari 6 komponen evaluasi terdapat 3 komponen yang bernilai negatif, yaitu ekonomi, institusional dan
hukum. Hasil simulasi menunjukkan kualitas feedstock berupa pH lindi >8, rasio C/N =7:1, perbedaan suhu
harian >10ºC dan COD 2.448 mg/L yang semuanya tidak memenuhi syarat pembentukan metan. SIKIPAS belum
menghasilkan gas metan disebabkan tidak dijalankannya faktor teknis sesuai SOP dan belum optimalnya
pengelolaan komponen ekonomi, institusional dan hukum.
Kata kunci: Anaerobic digestion; Komponen evaluasi; Metan; Sampah rumah tangga; SIKIPAS
EVALUATION ON ANAEROBIC DIGESTION SYSTEM OF HOUSEHOLD WASTE
TREATMENT IN LABORATORY SCALE
(CASE STUDY: SIKIPAS CIJANTUNG)
ABSTRACT
SIKIPAS is built to meet energy needs and waste managing, but the methane generation not yet appropriate the
initial plans. The aim of this research are to evaluate the cause of methane unfulfilled and to analyze the effect of
leachate retention time and feedstock quality to methane production. The evaluation using Feasibility Study of 6
Components Technical and Non-Technical Related to AD. Further, the laboratory scale simulation using 3
variable each in 5 hydrolysis and 1 digester tank (2L/tank) to evaluate technical component based on AD
working procedure and process. The findings is there is 3 evaluation components are negative, ie economic,
institutional and legal. The simulation result show the feedstock quality form leachate pH>8, C/N ratio=7:1,
daily temperature differences >10 ºC and COD = 2.448 mg/L which were not eligible to methane formation.
SIKIPAS not yet produce methane due to unexecuted technical factors according to SOP and yet optimal
management of the economic, istitutional and law components.
Keyword: Anaerobic digestion; Evaluation components; Household waste; Methane; SIKIPAS
1
PENDAHULUAN
Kebutuhan energi dunia hingga tahun 2015 mencapai 93,4 juta barel per hari yang
sebagian besar dipenuhi dari energi fosil (Itar & Noy, 2015). Untuk dapat memenuhi
kebutuhan energi dilakukan pengembangan energi baru dan terbarukan. Salah satunya
dihasilkan dari gas metan yang berasal dari sampah organik rumah tangga. Jumlah timbulan
sampah di Indonesia mencapai 38,5 juta ton sampah/tahun dan 58% diantaranya merupakan
sampah organik rumah tangga (KNLH, 2008).
Pengelolaan sampah terpadu yang terus ditingkatkan sejalan dengan pengembangan
teknologi baru dan terbarukan. Untuk menanggulangi masalah persampahan dan energi,
dibangunlah Sistem Komunal Instalasi Anaerobik Sampah (SIKIPAS) dengan kapasitas
pengolahan sampah organik 1 m3/hari atau sekitar 500-600 kg/hari (DirJen Cipta Karya,
2012). SIKIPAS merupakan program pilot project Kementrian Pekerjaan Umum yang hingga
saat ini terdapat di 3 lokasi; yaitu Kompleks PLN Duren Tiga, Kompleks KOPASSUS
Cijantung dan Lapas Kelas 1 Cipinang.
SIKIPAS dirancang dapat menghasilkan 150 m3 biogas, 1 m3 kompos dan 200 liter
pupuk cair dari setiap 2 m3 sampah yang diolah (Bramono, 2013) hingga saat ini hasilnya
belum sesuai. Pemangku jabatan di Negara berkembang memiliki masalah dengan
peningkatan jumlah penduduk dan tidak berfungsinya fasilitas pengelolaan sampah (Zubrugg,
Gfrer, Ashadi, Brenner, & Kuper, 2012). Pada awalnya SIKIPAS dibangun dan diawasi penuh
oleh Kementrian PU, namun saat ini telah diserahterimakan kepada pengelola Unit
Pengelolaan Sampah (UPS) KOPASSUS Cijantung. Dari 70 m3 sampah yang masuk ke UPS,
1 m3 diantaranya akan diolah di SIKIPAS. Selebihnya akan dikelola dengan 3R, dibakar atau
langsung diangkut ke TPA Bantar Gebang. (Effendi, 2015).
SIKIPAS Cijantung telah memperoleh juara 2 Kategori Teknologi Tepat Guna pada
Malam Penghargaan Konstruksi Indonesia 2014 dengan judul karya “Modul SIKIPAS
(Sistem Komunal Instalasi Pengolahan Anaerobik Sampah): Inovasi Teknologi Pengolahan
Sampah Karya Generasi Muda Indonesia di Kementrian Pekerjaan Umum”.
SIKIPAS menggunakan sistem AD ganda dengan 20 tabung hidrolisis dan 4 tabung
digester. Untuk mendapatkan kompos, proses yang direncanakan adalah selama 40 hari, yaitu
20 hari dalam kondisi anaerob di dalam tabung hidrolisis dan 20 hari secara aerob di luar
tabung. Air lindi diresirkulasikan dari hidrolisis ke digester selama 5-6 jam/hari. Proses
metanogenesis berlangsung di tabung digester untuk menghasilkan metan. Fasilitas ini tidak
dapat menghasilkan metan karena terdapat kerusakan alat; 10 tabung hidrolisis perpipaannya
2
rusak sehingga proses anaerob sampah yang direncanakan 20 hari dipotong oleh pengelola
menjadi 10 hari.
Tujuan dari penelitian ini untuk mengevaluasi faktor teknis dan non-teknis yang
menyebabkan SIKIPAS belum berproduksi sesuai disain awal serta mengetahui pengaruh
waktu tinggal lindi dan kualitas feedstock terhadap produksi biogas. Faktor non teknis yang
diteliti meliputi bidang lingkungan, ekonomi, social-budaya, institusional dan hukum
perundang-undanga. Penelitian ini penting dilakukan karena hasil dari penelitian dapat
digunakan sebagai pegangan/pedoman pembangunan fasilitas serupa, faktor-faktor apa saja
yang perlu dipertimbangkan dan seperti apa batasannya.
Penelitian ini berbeda dengan penelitian sebelumnya karena pada penelitian ini dititik
beratkan pada kemungkinan keberlanjutannya pekerjaan yang saat ini telah beroperasi
berdasarkan kondisi-kondisi yang diteliti, yaitu dari segi teknis-operasional, lingkungan,
finansial, sosial-budaya, institusional dan hukum perundang-undangan. Evaluasi keseluruhan
dilakukan dengan kunjungan lapangan, wawancara dan studi literatur. Evaluasi teknis
dilakukan dengan simulasi skala laboratorium. Kelebihan simulasi adalah adanya pengawasan
untuk proses fisika, kimia, biologis yang terjadi dalam reaktor. Hubungan antara waktu
tinggal lindi dan feedstock ditentukan berdasarkan kondisi eksisting namun dalam pengamatan
yang lebih detail. Perlakuan sampel disamakan dengan yang terjadi di lokasi eksisting (tidak
melakukan pengkondisian laboratorium) agar tidak terjadi perbedaan hasil.
Anaerobic Digester (AD)
AD sudah mulai dibuat tahun 1859 di India dari kotoran ternak, kemudian
berkembang di Afrika abad ke-20. Dalam waktu singkat teknologi AD telah berkembang di
seluruh dunia baik untuk kotoran hewan, limbah pertanian maupun limbah rumah tangga
(Aragundy & Kottner, 2008) (Curry & Pillay , 2012).
Cukup banyak variasi teknologi AD yang secara garis besar dibagi menjadi proses
tunggal dan ganda, masing-masing dalam proses basah dan kering dengan karakteristik
sampah dan cara operasional yang berbeda (Browne, Allen, & Murphy, 2013). Dari
keseluruhan jenis yang ada, SIKIPAS menggunakan sistem AD ganda yaitu hybrid batchUASB yang dianggap cocok untuk feedstock sampah makanan (Bramono, 2013). Secara
sederhana cara kerja reaktor adalah seperti pada Gambar 1.
3
Gambar 1. Reaktor Ganda Hybrid Batch – UASB
Sumber: Vandevivere, De Baere, & Vertraete, 2011
Bakteri pembentuk metan memiliki syarat-syarat tertentu untuk hidup dan
menghasilkan metan. Kondisi yang perlu dipenuhi diantaranya komposisi dan kualitas
feedstock, suhu, nilai pH, COD, waktu tinggal, proses pengadukan/mixing, keberadaan
inhibitor dan kondisi perpipaan pada AD (Lopez, Passeggi, & Borzacconi, 2015), (Fulford,
2015), (Vandevivere, De Baere, & Vertraete).
Evaluasi Fasilitas Anaerobic Digester
ISWM telah dikenalkan di awal 1980 mengingat rumitnya seluruh proses pengelolaan
persampahan terutama di daerah urban (Anschutz, Ijgosse, & Scheinberg , 2004). Untuk
melakukan evaluasi digunakan 4 pertanyaan panduan sebagai alat bantu yaitu Why (berisi
pendorong pembangunan), Who (siapa pemangku kepentingan yang berperan), What
(komponen dalam system operasi dari sumber, pengangkutan, proses dan pembuangan) dan
How (komponen teknis, lingkungan, social, ekonomi, institusional dan hukum perundangundangan) (Lohri, 2012).
Evaluasi yang telah dilakukan untuk berbagai fasilitas AD memiliki tujuan yang sama,
yaitu untuk mengetahui keefektifan kerja fasilitas tersebut. Dari berbagai evaluasi yang telah
dilakukan ada beberapa cara evaluasi yang dapat digunakan untuk mempertimbangkan
keefektifan operasional AD, yaitu:
1. Komposisi feedstock adalah faktor kunci dari jumlah biogas yang terbentuk (Nordlander,
Holgersson, Thorin, Thomasen, & Yan, 2011). Dengan membandingkan komposisi
feedstock dan biogas yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan perhitungan
efisiensi.
2. Kebutuhan listrik untuk mengoperasikan fasilitas AD dipengaruhi oleh loading rate,
jumlah digester, kapasitas digester, waktu tinggal, suhu operasi, laju aliran biogas dan
ukuran generator (Edwards & Villa, 2012).
3. Metode ISWM telah digunakan untuk melakukan studi kelayakan untuk AD di Negara
berkembang (Lohri, 2012). Metode ini dapat juga digunakan untuk melakukan evaluasi
4
pada fasilitas AD yang sudah terbangun dan beroperasi. Alat studi kelayakan dapat
diadopsi untuk masing-masing lokasi.
METODE PENELITIAN
Persiapan Penelitian
Persiapan penelitian adalah dasar dari berhasil atau tidaknya suatu penelitian. Agar data
penelitian yang diperoleh cukup memiliki kualitas, maka dilakukan persiapan penelitian yang
disusun dengan sistematis berdasarkan teori-teori yang telah diperoleh sebelumnya. Dalam
melakukan persiapan evaluasi, dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:
Evaluasi Umum:
•
Penyususnan kuesioner untuk stakeholder yang berisi pendapat dari mereka mengenai
tingkat kepentingan masing-masing komponen evaluasi. Responden diminta
memasukkan nilai antara 1-10 pada setiap komponen evaluasi.
•
Penyusunan tabel penilaian untuk setiap komponen evaluasi berdasarkan kondisi
eksisting. Kriteria disusun berdasarkan kemungkinan terlaksana/tidaknya pekerjaan
dan bagaimana cara penyelesaiannya. Tabel penilaian ini diajukan dengan cara
wawancara, sehingga pengisian didasarkan pada jawaban dari pertanyaan terbuka yang
diajukan.
•
Penyusunan responden dan kontak jaringan dan memetakan peranannya.
Evaluasi Teknis:
•
Reaktor hidrolisis dan digester: tabung hidrolisis dan digester menggunakan galon air
berkapasitas kerja 2 liter. 1 set reaktor terdiri dari 5 tabung hidrolisis dan 1 digester.
Dengan kapasitas tersebut sampah yang tertampung antara 240-500 gram/hari.
•
Sistem perpipaan menggunakan selang plastik fleksibel yang transparan agar dapat
dilakukan pengamatan kondisi dalam saluran.
•
Sampah yang digunakan adalah sampah yang berasal dari SIKIPAS.
5
Gambar 2. Diagram Reaktor Simulasi Laboratorium
Sumber: Pengolahan data, 2015
•
Dilakukan variasi simulasi, yaitu dengan membedakan waktu tinggal lindi dan
feedstock.
Tabel 1. Variasi Simulasi Skala Lab
Variabel
Resirkulasi
Komposisi
Kontrol (A)
2 x sehari
Sama dengan SIKIPAS
B
2 x sehari
50% SIKIPAS + 50% sampah makanan
C
24 jam, 200 ml/jam
Sama dengan SIKIPAS
Sumber: Pengolahan data, 2015
•
Bahan baku untuk simulasi berupa sampah rumah tangga dan sampah yang
dimasukkan ke SIKIPAS. Air lindi yang digunakan untuk simulasi juga berasal dari
SIKIPAS. Resirkulasi reaktor A dan B dilakukan manual dengan mengangkat digester
hingga air mengalir secara gravitasi, sedangkan reaktor C menggunakan pompa
peristaltik dengan kecepatan aliran 1 l/jam (200 ml/jam untuk setiap hidrolisis).
•
Waktu penelitian adalah antara bulan Januari – Mei 2015, simulasi dilakukan selama
30 hari antara 13 April – 12 Mei 2015.
•
Lokasi penelitian adalah di Cijantung-Jakarta Timur yang lokasinya berdekatan
dengan SIKIPAS. Ketentuan lokasi diantaranya memiliki sisi terbuka sehingga angina
tetap mempengaruhi kondisi reaktor, kondisi cuaca SIKIPAS dengan lokasi simulasi
sama.
HASIL PENELITIAN
6
Evaluasi Umum SIKIPAS
Secara keseluruhan evaluasi ini menjawab 4 pertanyaan ISWM yang dilakukan dengan
wawancara terbuka dan kuesioner.
WHY? Motivasi / pendorong pembangunan SIKIPAS adalah usaha dari Direktorat
PPLP Kementrian PU untuk membangun proses pengolahan sampah yang lebih berdayaguna
dan potensi keberlanjutannya lebih tinggi (Bramono, 2013). Untuk dapat mengelola sampah
dibutuhkan kemauan untuk konsisten dan diharapkan satuan seperti KOPASSUS yang sudah
terbiasa teratur dapat memberikan contoh yang baik. KOPASSUS juga banyak berkontribusi
dalam pengelolaan lingkungan hidup sehingga ajakan kerjasama dari PU disambut baik.
WHO? Pemetaan stakeholder di SIKIPAS dilakukan untuk mengetahui bentuk
kerjasama yang dapat dilakukan dalam usaha penanganan sampah. Kontribusi dari stakeholder
ditampilakan dalam Tabel 2.
Tabel 2. Stakeholder Proyek SIKIPAS
Stakeholder
Peran
Bentuk Intervensi
Sifat
Direktorat PPLP
Inisiator, disainer
Pembangun, dana pembangunan
Mendukung
Kontraktor
Pembangun
Skill pembangunan
Netral
KOPASSUS
Pemilik lahan
Penyediaan lahan, pembiayaan
Mendukung
operasional
Universitas Al-
Penelitian untuk mahasiswa
Hasil penelitian laboratorium dan
Azhar
Mendukung
pengetahuan untuk mahasiswa
Pemerintah
Perijinan untuk penggunaan
daerah
lahan dan masalah finansial
Penghasil
Penyedia feedstock
sampah
Peraturan dan perundang-undangan
Netral
Menghasilkan sampah, tidak
Mengganggu
memilah sampah sesuai instruksi
Masyarakat
Pemulung
Pengguna produk pupuk dan
Membeli pupuk yang dihasilkan
biogas
SIKIPAS
Mengumpulkan sampah yang
Membeli produk daur ulang dengan
dapat didaur ulang
harga murah
Mendukung
Mengganggu
Pada Tabel 2 dilakukan penggolongan peran, bentuk intervensi, dan sifat dari
masing-masing stakeholder. Dalam proses penilaian, perlu diketahui apakah bentuk
stakeholder mendukung, netral atau justru mengganggu kelangsungan proyek SIKIPAS. Sifat
mendukung, netral atau mengganggu ini perlu ditindak lanjuti dengan melakukan pertemuan
antar stakeholder untuk membahas tanggung jawab pada masing-masing bidang serta
menyelesaikan masalah-masalah yang “mengganggu”.
Kuesioner tingkat kepentingan antara komponen teknis, lingkungan, ekonomi, sosialbudaya, insititusional dan hukum disebarkan pada akademisi, konsultan/kontraktor dan
7
pemerintah sebagai alat bantu mengetahui alur pikir pemangku kepentingan. Rata-rata hasil
kuesioner ditampilkan dalam Tabel 3.
Tabel 3. Jawaban Kuesioner Tingkat Kepentingan
Kategori
Responden
Teknis
Lingk
EkonomiFinansial
Sosial Budaya
Institusional
Hukum dan
Perundang-Undangan
Akademisi
8,50
9,17
9,50
7,67
7,25
7,50
Konsultan /
Kontraktor
7,47
7,33
8,06
6,67
6,19
5,63
Pemerintahan
9,13
8,50
9,00
8,00
9,00
6,50
7,92
7,83
Rata-rata
Sumber: Pengolahan Data (2015)
8,46
6,97
6,83
6,08
Responeden adalah orang yang memahami proses AD secara keseluruhan dan
memiliki pengalaman dalam bidang tersebut. Komponen ekonomi merupakan pengaruh
paling besar dari keseluruhan hasil kuesioner. Dengan kata lain, pendanaan merupakan faktor
kunci dari seluruh kegiatan operasional kegiatan SIKIPAS. Hal ini terlihat dari beberapa
kendala teknis-operasional yang dihadapi di SIKIPAS sebagian besar disebabkan oleh
terbatasnya dukungan finansial (Effendi, Pengelolaan SIKIPAS, 2015).
WHAT? SIKIPAS berlokasi di Kompleks KOPASSUS Cijantung. Lokasi tersebut
sebelumnya adalah tempat pembuangan sampah warga sekitar yang kemudian dimanfaatkan
sebagai UPS. Timbulan sampah SIKIPAS adalah 40 m3/hari dengan komposisi sebagai
berikut.
Gambar 3. Komposisi Sampah SIKIPAS
Sumber: Data primer, 2015
Kegiatan operasional SIKIPAS dilakukan di dalam hangar terbuka. Berikut adalah
denah lokasi SIKIPAS.
8
Gambar 4. Denah SIKIPAS
Sumber: Pengolahan data, 2015
Diagram alir yang terjadi di SIKIPAS ditampilakn merupakan keseluruhan kegiatan
yang terjadi di UPS Cijantung.
Gambar 5. Diagram Alir Sampah SIKIPAS
Sumber: Pengolahan Data, 2015
Operasional SIKIPAS diawali dengan pemilahan di sumber tetapi pengangkutannya
masih tercampur. Jumlah sampah organik terbanyak yang masuk ke UPS adalah dari potongan
kebun (hutan kota dan jalan). Ranting dan dahan yang tidak dapat dicacah oleh mesin
pencacah di lokai dibakar dan abu yang didapatkan akan dicampurkan dengan cacahan daun
dan sekam untuk masuk ke hidrolisis.
9
Sampah daun dicacah dua kali dan disaring hingga ukuran 5.000 mg/l untuk
menghasilkan metana yang dapat terbakar (45%) (Bramono, 2013). Nilai COD yang kecil
dipengaruhi oleh rasio C/N = 7:1 sehingga aktifitas mikrobiologi terganggu dan proses
dekomposisi tidak berjalan. Suhu 35ºC hanya terjadi di siang hari setelah hari ke-15
sedangkan perbedaan suhu antara pagi dan siang > 5 ºC. Tidak terdapat kumpulan bakteri
(sludge blanket) sebagai tanda bahwa bakteri sehat (Pfefer, 1980).
14
Gambar 8. Hasil Pengukuran pH, CH4 dan Suhu pada Reaktor B
Sumber: Pengolahan Data, 2015
pH pada reaktor B yang fluktuatif menyebabkan tidak terbentuknya metana.
Pencampuran sampah makanan yang bersifat asam dengan pH awal 3,4-6 dengan air lindi
SIKIPAS yang memiliki pH 10 menyebabkan berfluktuasinya niali pH. Perubahan nilai COD
di hari ke 16 (7.536 mg/l) dan tetap naik di hari ke 31 (11.132 mg/l) menandakan aktifitas
mikrobiologi aerob tinggi. Rasio C/N pada reaktor B adalah 6:1 dan berada dalam kondisi
asam menyebabkan protein pecah menjadi asam amino. Proses ini meyebabkan peningkatan
kadar nitrogen dalam sampah dan mengganggu proses pembentukan metan (Zeshan ,
Karthikeyan, & Visvanathan, 2012).
15
Gambar 9. Hasil Pengukuran pH, CH4 dan Suhu pada Reaktor C
Sumber: Pengolahan Data, 2015
Resirkulasi lindi yang direncanakan 24 jam tidak dapat dilaksanakan karena masalah
pada pompa yang saat gas terbentuk terjadi clogging. Karena terjadi masalah pada pompa,
maka resirkulasi lindi dilakukan 1 kali sehari sekali setelah pompa dipancing terlebih dahulu
tetapi menyebabkan kondisi reaktor tidak sepenuhnya anaerob dan justru menjadi seperti yang
terjadi di SIKIPAS saat ini. Ada kemungkinan saat pompa dibongkar, metan yang sudah
terbentuk justru lepas ke udara bebas.
Selama proses simulasi, ditemukan beberapa hal penting yang menjadi perhatian.
Temuan ini dapat digunakan sebagai acuan perbaikan fasilitas AD atau bahan pertimbangan
sebelum melakukan pembangunan.
Tabel 6. Temuan Penting Berkaitan dengan SIKIPAS
Faktor
Perencanaan
teknis
Pendanaan
Teori
Percobaan laboratorium selalu
berhasil dengan berbagai
pengkondisian sebagai syarat.
Contohnya mempertahankan
suhu, feedstock yang cocok,
bangunan yang diperlukan
Perhitungan untung-rugi dan
biaya OM masuk dalam
pertimbangan
16
SIKIPAS
Pembangunan SIKIPAS memodifikasi hasil
penelitian laboratorium tanpa
mempertimbangkan hasil yang mungkin
terjadi.
PU bertanggung jawab membangun
kemudian untuk OM dan bagaimana
pengaturan selanjutnya dilimpahkan
Faktor
Teori
Institusional
Tanggung jawab, serah terima
dan perhatian dari pemangku
kepentingan merupakan faktor
yang perlu dilakukan dan
dipersiapkan sebelum
pembangunan berlangsung.
Masyarakat
Pemilahan di sumber dan
penerimaan masyarakat pada
sistem AD
Hukum dan
Perundangundangan
Peraturan dapat menggiring
masyarakat untuk melakukan
pengelolaan sampah dan
peduli pada sampah yang
dihasilkan
Pemangku
6 komponen kelayakan
kepentingan
menjadi bahan pertimbangan
Rasio C/N
16-25:1
Kadar air
45%
COD
Minimal 5.000 mg/l
Sulfat
Dilakukan penghilangan sulfat
Nitrogen
Dilakukan aklimatisasi
pH
Dilakuan penyesuaian pH
Suhu
Untuk bakteri mesofilik suhu
efektif adalah 35 oC.
Perubahan suhu harian tidak
lebih dari 5 oC.
Perpipaan
Diperhatikan kemiringan,
penempatan air valve atau
saluran udara menuju gas bag
Bak ekualisasi Berguna untuk penyesuaian
pH dan tekanan
Bangunan
Tertutup untuk melindungi AD
hanggar
dari perubahan suhu, sinar
matahari langsung dan hujan
Pompa
Pompa untuk biogas
digunakan pompa sentrifugal
SIKIPAS
menjadi tanggung jawab KOPASSUS. (PU
lepas tangan)
Perhatian saat ini masih sebatas
perencanaan teknis dan pembangunan.
Kapasitas institusional bahkan SDM untuk
operator belum menjadi perhatian padahal
keberhasilan AD bergantung pada kapasitas
institusional yang kompeten dan dapat
menyelesaikan masalah teknis dengan
segera.
Pemilahan telah dilakukan berdasarkan
instruksi atasan. Kemungkinan program
terhenti bila pimpinan ganti cukup
membahayakan program SIKIPAS.
Hingga saat ini belum ada peraturan yang
khusus mengatur AD untuk feedstock
sampah.
Belum memenuhi 6 komponen kelayakan
6-7:1
30%
2.448 mg/L
Tidak dilakukan pemeriksaan
Tidak dilakukan pemeriksaan
Tidak dilakukan pemeriksaan
Tidak dilakukan pengecekan suhu seharihari. Pada simulasi lab suhu 35oC dan
perubahan suhu harian yang terjadi di
digester adalah 14oC.
Tidak ada saluran udara pada perpipaan
Tidak terdapat bak ekualisasi
Terbuka sehingga tabung hidrolisis dan
digester tidak terlindung
Pompa peristaltik tidak dapat digunakan
untuk mengalirka lindi.
Sumber: Pengolahan data, 2015
17
Kesimpulan
Berdasarkan hasil dan pembahasan dalam penelitian ini, maka dapat disimpulkan
beberapa hal, yaitu:
1.
6 komponen evaluasi dan kelayakan, yaitu teknis operasional, lingkungan, ekonomifinansial, sosial-budaya, institusional serta hukum dan perundang-undangan samasama penting karena setiap komponen saling berkaitan dan saling tergantung. 3
Komponen dengan nilai negatif adalah ekonomi-finansial, institusional dan hukum
perundang-undangan. Kendala teknis yang dihadapi merupakan dampak dari
kekurangan dari komponen lain, yaitu tidak terpenuhinya alat operasi akibat kurang
dana, tidak mengertinya SDM akan proses yang diharapkan akibat kurang pelatihan
dan tidak ada konsep reward and punishment akibat belum adanya peraturan terkait
AD.
2.
Parameter yang harus diukur dan diperiksa berkala pada SIKIPAS semuanya tidak
memenuhi persyaratan pembentukan metan (Rasio C/N, COD, kadar air, pH, suhu).
Ketiga reaktor tidak menghasilkan jumlah metan yang cukup untuk dibakar (maksimal
5% volume).
Saran
1.
Sebelum melakukan pembangunan hendaknya melakukan studi kelayakan yang juga
dapat menggunakan alat Komponen Evaluasi untuk menghindari kegiatan berhenti di
tengah jalan atau beroperasi tidak sesuai dengan rancangan awal. Kesanggupan dari
pemangku kepentingan (institusional) terutama dalam hal pembiayaan karena petugas
lapangan sangat memerlukan uang kas bila peralatan ada yang rusak sewaktu-waktu.
2.
Diperlukan pemahaman lebih dalam dari operator / yang bertanggung jawab pada
fasilitas AD bahwa komposisi feedstock akan sangat berpengaruh terhadap komposisi
gas yang terbentuk untuk segi teknis. Cara pemenuhan persyaratan pembentukan
metan harus diusahakan.
18
Daftar Pustaka
Anschutz, J., Ijgosse, J., & Scheinberg , A. (2004). Putting ISWM to Practice. Gouda, The
Netherlands: WASTE.
Aragundy , J., & Kottner, M. (2008). IBBK, Fachgruppe biogas Weckelweiler, " Biogas
reference manual. Germany: Weckelweird.
Bramono, S. E. (2013, 02). Modul SIKIPAS Inovasi Baru dalam Teknologi Pengolahan
Sampah . Buletin Cipta Karya. Jakarta, Indonesia : Kementrian PU.
Browne, J., Allen, E., & Murphy, J. (2013). Improving Hydrolysis of Food Waste in a Leach
Bed Reactor. Waste Management, 2470–2477.
Curry, N., & Pillay , P. (2012). Biogas prediction and design of a food waste to energy system
for environment. Renewable Energy, 200-209.
DirJen Cipta Karya. (2012). Laporan Akuntabilitas Kinerja Instansi Pemerintah Tahun 2012.
Jakarta: Direktorat Jenderal Cipta Karya.
Edwards, H., & Villa, R. (2012). Energy Balance of Anaerobic Digesters in the UK with an
Emphasis on the Role of Plant Size. Bedford: Cranfield University.
Effendi, N. (2015, Februari 12). Pengelola Sikipas Cijantung. (F. A. Krisita, Pewawancara)
Effendi, N. (2015, Maret 12). Pengelolaan SIKIPAS. (F. Krisita, Pewawancara)
Fulford, D. (2015). Small-Scale Rural Biogas Programmes - A handbook. Warwickshire:
Practical Action Publishing\.
IEA. (2014). World Energy Outlook 2014. Paris Cedex: OECD/IEA.
Itar, & Noy. (2015, 2 12). Badan energi internasional prediksi kebutuhan minyak untuk dunia
tahun
2015
93,4
juta
barel.
Dipetik
2
19,
2015,
dari
Geo
Energi:
http://geoenergi.co/read/oil-gas/4717/badan-energi-internasional-prediksi-kebutuhanminyak-untuk-dunia-tahun-2015-934-juta-barrel/
KNLH. (2008). Statistik Persampahan Domestik Indonesia Tahun 2008. Jakarta: Kementrian
Negara Lingkungan Hidup .
Lohri, C. R. (2012). Feasibility Asssessment Tool for Urban Anaerobic Digestion in
Developing Countries. Sandec: Thesis.
Lopez, I., Passeggi, M., & Borzacconi, L. (2015). Variable Kinetic Approach to Modelling an
Industrial Waste Anaerobic Digester. Biochemical Engineering Journal 96, 7-13.
Nordlander, E., Holgersson, J., Thorin, E., Thomasen, M., & Yan, J. (2011). Energy
Efficiency Evaluation of Two Biogas Plants. Third International Conference on
Applied Energy, 1661-1674.
19
Pfefer, J. T. (1980). Anaerobic Digestion Process. In D. A. Stafford, B. I. Wheatley, & D. E.
Hughes, Anaerobic Digestion (pp. 15-33). London: Applied Science Publishers.
Sidabutar, N. V. (2012). Peningkatan Kualitas Kompos UPS Permata Regency dengan
Variasi Penambahan Kotoran Ayam. Depok: Tesis Teknik Lingkungan, Departemen
Teknik Sipil, Uniersitas Indonesia.
Sidauruk, I. A., Andari, G. S., & Hartono, D. M. (2014, Juni). Pengaruh Resirkulasi Air Lindi
Terhadap Kualitas Air Lindi dan Fisik Sampah pada Bioreaktor Landfill. Depok,
Indonesia: Universitas Indonesia.
Tchobanoglous, G. H. (1993). Integrated Solid Waste Management. New York: Mc Graw
Hill.
Vandevivere, P., De Baere, L., & Vertraete, W. (n.d.). Types of Anaerobic Digesters for Solid
Waste.
Zeshan , O., Karthikeyan, P., & Visvanathan, C. (2012). Effect of C/N ratio and ammonia-N
accumulation in a pilot-scale thermophilic dry anaerobic digester. Bioresource
Technology 113 , 294-302.
Zubrugg, C., Gfrer, M., Ashadi, H., Brenner, W., & Kuper, D. (2012). Determinants of
sustainablity in solid waste management- The Gianyar waste recovery project in
Indonesia. Waste Management 32, 2126-2133.
20