Perpustakaan Digital ITB

Meningkatnya jumlah taman kota menyebabkan jumlah timbulan sampah dari sektor perkotaan menjadi tidak terkendali. Disisi lain adanya kelangkaan energi yang bersumber dari energi fosil telah berdampak terhadap kehidupan sosial bermasyarakat. Beberapa kebijakan telah diupayakan dalam rangka mengatasi krisis energi diantaranya mencari sumber energi baru terbarukan yang bisa digunakan secara berkelanjutan. Sampah taman berpotensi untuk dikembangkan sebagai sumber energi terbarukan. Penelitian ini mengkaji aspek kebaruan dalam pengembangan keilmuan di bidang teknologi pengelolaan sampah taman kota yang mencakup aspek timbulan, penggunaan teknologi, potensi energi dan daya listrik serta kontribusi energi dalam pencapaian target energi baru terbarukan. Penelitian dilakukan dua tahap yaitu survei lapangan dan skala laboratorium. Survei lapangan terdiri dari observasi timbulan, komposisi dan karakteristik sampah taman kota sebagai dasar untuk penelitian skala laboratorium. Jenis sampah terdiri dari sampah daun dan sampah pengunjung yang diobservasi dari sepuluh taman tematik Kota Bandung. Penelitian skala laboratorium merupakan aplikasi teknologi pirolisis katalitik yang bertujuan untuk mengubah sampah taman menjadi produk energi. Proses berlangsung pada kondisi batch menggunakan fixed bed reacktor pada variasi suhu 100-500 oC, berat sampel 50-200 gram, proses menggunakan katalis dan tanpa katalis. Analisa pada proses pirolisis terdiri dari nilai yield dan karakteristik produk, kesetimbangan massa dan konversi, kesetimbangan energi dan efisiensi, kinetika proses pirolisis, potensi kelistrikan dan kontribusi energi dalam mencapai target Energi Baru Terbarukan (EBT) berdasarkan timbulan dan nilai kalor. Analisa timbulan, komposisi dan karakterisasi sampah bertujuan untuk mengkaji potensi sampah taman sebagai energi terbarukan dengan menganalisis jumlah timbulan berdasarkan taman, musim, jumlah pohon dan luas taman untuk sampah daun, dan jumlah timbulan berdasarkan taman, musim, waktu kunjung yang terdiri dari awal pekan dan akhir pekan serta jumlah pengunjung untuk sampah pengunjung. Karakteristik sampah dianalisis melalui metode analisisa proksimat, ultimat, analisa komposisi, dan analisa unsur menggunakan XRF (X-Ray Fluorescence). Hasil penelitian menunjukkan jenis taman, jumlah pohon, musim, jumlah pengunjung, mempengaruhi timbulan sampah taman Kota Bandung secara signifikan. Komposisi sampah taman terdiri dari 91,18% sampah daun, 8,6% sampah pengunjung dan 0,22 % sampah jenis lain. Timbulan sampah daun rata-rata 44,65 ± 2,20 kg/taman/hari dengan jumlah pohon 10-270 batang dan timbulan sampah pengunjung 4,8 kg/taman/hari atau 0,13 kg/orang/hari dengan jumlah pengunjung rata-rata 35 orang. Komposisi sampah pengunjung didominasi sampah kantong plastik mencapai 38%. Analisa komponen kimia sampah daun terdiri dari selulosa 21,87 %, hemiselulosa 10,17% dan lignin 10,20%, kadar Sulfur 0.30%, karbon 40,45% dan kadar volatile 83,08%. Analisa unsur menggunakan XRF menghasilkan komponen terbesar pada sampah daun adalah unsur Ca (calcium) 51,6% dan tidak ada unsur yang berbahaya terhadap lingkungan, nilai kalor sampah daun diperoleh 3612 kkal/kg. Proses pirolisis menghasilkan tiga jenis produk energi yang terdiri dari arang, biooil dan gas. Variabel yang dianalisa terdiri dari: pengaruh suhu, berat biomassa dan katalis terhadap yield produk pirolisis. Produk dikarakterisasi dengan menganalisa nilai kalor, analisa FTIR, analisa SEM, GC-MS, XRF, analisa ultimat dan analisa proksimat. Berdasarkan suhu Yield arang tertinggi diperoleh 92 - 96 %, dengan suhu 100 - 200 oC pada proses tanpa katalis, yield bio-oil tertinggi diperoleh sebesar 13% - 22% pada suhu 200-300 oC. Sedangkan gas diperoleh sebesar 20 – 83% pada suhu 100-500 oC pada proses berkatalis dengan berat sampel 50-200 gram. Nilai kalor sampah daun meningkat dari 3612 kkal/kg untuk sampah tanpa pirolisis menjadi 8876,5 kkal/kg untuk bio-oil dan arang diperoleh 6000,8 kkal/kg pada proses berkatalis. Analisa FTIR menunjukkan gugus OH dan gugus CH alifatik terkait dengan fenol dan asam karboksilat. Analisa SEM menunjukkan bahwa arang sampah daun mempunyai pori yang besar. Analisa GC-MS minyak bio-oil dari sampah daun didominasi oleh senyawa Phenol (C6H6O) 9,0%, Cresol, (C7H8O) 9,4%, 11,2,3-Trimethylbenzene (C9H12) 9,9%, 1-methyl-2-cyclopropen-1 (C9H18) 9,5%, hexadecanoic acid (C16H32O2) 10,7%, sedangkan sampah plastik didominasi oleh senyawa furan 8,8%, Cyclohexane 3,9%, 1,3-trimethylcyclopentylamine 5,0%, n-hexanoy 4% 4'-dimethoxyphenyl 4,7%, 2-p-Nitrophenyl-oxadiazol-1 3,5%. Analisa XRF sampah daun mengandung unsur mineral Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Mn, Fe, Co, Zn, Rb, Sr dan Pb. Sampel sampah plastik terdiri dari Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Fe, Cu, Zn, Zr, dan Pb, analisa mineral tidak menunjukkan unsur yang berbahaya terhadap lingkungan. Arang sampah daun memiliki kadar Sulfur rendah 4,0%, menunjukkan sampah taman berpotensi dikembangkan menjadi salah satu sumber energi terbarukan. Untuk menganalisa unjuk kerja proses pirolisis dikaji kesetimbangan massa dan energi berdasarkan massa dan energi input serta massa dan energi output selama proses pirolisis, selanjutnya ditentukan parameter kinetika yang terdiri dari konstanta laju reaksi, energi aktivasi serta persamaan kinetika yang diperoleh dari hasil plot grafik antara suhu (1/T) dengan konstanta reaksi (k). Konversi ditentukan berdasarkan jumlah sampel padat yang berubah menjadi produk sedangkan efisiensi energi merupakan perbandingan jumlah energi output dengan energi input. Konversi maksimum diperoleh pada katalis aktivasi dengan sisa sampel padat 25 gram, cairan 15 gram dan gas 160 gram, konversi 87% pada berat sampel 200 gram, suhu 500 oC. Penambahan plastik mampu meningkatkan produk cair maksimun 55 gram pada proses katalis aktivasi pada suhu 400oC berat sampel 200 gram. Diperoleh energi produk maksimum dari sampah taman berupa arang, bio-oil dan gas, 7115 kJ/gram, pada suhu 100 – 500 oC, berat 50 – 200 gram. Energi yang dibutuhkan proses 5940 kJ dengan efisensi proses 79,37%. Analisa kinetika menunjukkan proses tanpa katalis menghasilkan energi aktivasi 1786 – 2136 kJ/gram, proses berkatalis 1168 – 1508 kJ/gram, dan katalis aktivasi 1138 – 1453 kJ/gram, yang menunjukkan katalis menurunkan energi aktivasi. Penentuan potensi kelistrikan dan kontribusi energi dalam mencapai target EBT bertujuan untuk menganalisis jumlah daya listrik yang dihasilkan dari ruang terbuka hijau sebagai sumber pembangkit bertenaga sampah kota. Potensi daya listrik dianalisis berdasarkan jenis taman, jumlah timbulan masing-masing taman, proses pirolisis dan tanpa pirolisis. Hasil yang diperoleh menunjukkan potensi kelistrikan sampah taman Kota Bandung dengan jumlah timbulan rata-rata sampah daun 44,65 kg/hari/taman menghasilkan daya 0,193 MW untuk sampah tanpa pirolisis dengan potensi kontribusi dalam target EBT sebesar 0,000033 MW. Sedangkan Potensi kelistrikan dengan proses pirolisis katalitik menghasilkan daya 0,33 MW dengan potensi kontribusi dalam target EBT sebesar 0,000057 MW. Sampah pengunjung dengan timbulan 4,81 kg/hari/taman menghasilkan daya 0,037 MW untuk sampah tanpa pirolisis dengan potensi kontribusi dalam target EBT sebesar 0,0000064 MW. Sedangkan Potensi kelistrikan dengan proses pirolisis katalitik menghasilkan daya 0,044 MW dengan potensi kontribusi dalam target EBT sebesar 0,0000076 MW. Proses pirolisis meningkatkan potensi energi dari sampah taman kota dan mereduksi sampah dari sumber, sehingga berpotensi dikembangkan dalam pengelolaan sampah taman kota secara berkelanjutan.