Departemen Riset RnB Production

PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

PEMANFAATAN REFUSE DERIVED FUEL (RDF) SEBAGAI RAW MATERIAL PENGGANTI BATUBARA PADA SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP (PLTU)

Bidang Kegiatan: PKM Gagasan Tertulis

Diusulkan oleh: TAUMY ALIF FIRMAN ARIS WAHYU WIDIYANTO BARRI PRATAMA (NIM J2C 005 146/ Angkatan 2005) (NIM J2A 605 020/ Angkatan 2005) (NIM. J2B 007 010/ Angkatan 2007)

UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2009

2

HALAMAN PENGESAHAN USUL PKM-GT

1. Judul Kegiatan

2. 3.

4. 5.

: Pemanfaatan Refuse Derived Fuel (RDF) sebagai Raw Material Pengganti Batubara pada Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Bidang Kegiatan : ( ) PKM Al ( ) PKM GT Ketua Pelaksana Kegiatan a. Nama Lengkap : Taumy Alif Firman b. NIM : J2C 005 146 c. Jurusan : Kimia d. Universitas/Institut/Politeknik : Universitas Diponegoro e. Alamat Rumah dan No.Tlp/ HP : Dusun IX Pantai Tambu, Desa Sausu Piore, Kec Sausu, Kabupaten Parigi Moutong, 94711/ +6285246083512 f. Alamat Email : talif_chem@yahoo.co.id Anggota Pelaksana Kegiatan/Penulis : 2 orang Dosen Pendamping a. Nama Lengkap dan Gelar : Drs. Budi Rahardjo, M. Si b. NIP : 132 002 065 c. Alamat Rumah dan No Tlp/HP : Jln Bukiti Cemara Indah 4 Blok CD/19 Bukit Kencana Jaya, Tembalang, Semarang 50271

Semarang, Menyetujui Pembantu Dekan III FMIPA Ketua Pelaksana Kegiatan

April 2009

(Drs. Ahmad Suseno, M. Si) NIP. 131 918 802 Pembantu Rektor III Bidang Kemahasiswaan

(Taumy Alif Firman) NIM. J2C 005 146 Dosen Pendamping

(Sukinta, SH, M.Hum) NIP. 131 763 894

(Drs. Budi Rahardjo, M.Si) NIP. 132 002 065

3

Kata PengantarPuji syukur atas segala rahmat dan karunia yang Allah SWT berikan kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan Karya Tulis Ilmiah yang berjudul Pemanfaatan Refuse Derived Fuel (RDF) sebagai Raw Material Pengganti Batubara pada Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Karya tulis disusun dalam rangka mengikuti Program Kreativitas Mahasiswa Gagasan Tertulis (PKM-GT) tahun 2009. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Drs. Budi Rahardjo, M Si, selaku dosen pembimbing yang telah banyak mencurahkan waktu dan pikiran dalam penyusunan karya tulis ini. 2. Keluarga penulis yang selalu berdoa dan mendukung atas segala penulis lakukan. Tak ada gading yang tak retak, demikian pula dalam penyusunan karya tulis ini, sehingga saran dan kritik dari segala pihak yang bersifat membangun sangat penulis harapkan demi kesempurnaan penulisan di masa yang akan datang.

Semarang,

April 2009

Penulis

4

DAFTAR ISI

Halaman Judul..................................................................................................... Halaman Pengesahan ..........................................................................................

i ii

Kata Pengantar .................................................................................................... iii Daftar Isi.............................................................................................................. iv Daftar Tabel ........................................................................................................ vi Daftar Gambar ..................................................................................................... vii Daftar Lampiran .................................................................................................. viii Ringkasan ............................................................................................................ xi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang ........................................................................................ Perumusan Masalah ................................................................................. Tujuan dan Manfaat Penulisan ................................................................ BAB II TELAAH PUSTAKA Refuse Derived Fuel (RDF)..................................................................... Batubara .................................................................................................. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) ................................................ Sampah .................................................................................................... Pembagian Jenis Sampah ........................................................................ BAB III METODE PENULISAN Pengumpulan Data .................................................................................. Pengolahan Data ...................................................................................... 9 9 4 4 5 6 7 1 3 3

Analisis Sintesis ...................................................................................... 10 BAB IV ANALISIS DAN SINTESIS Analisis Nilai Kalor dari Berbagai Jenis Sampah ................................... 11 Desain Alat Pembuatan Refuse Derived Fuel (RDF) .............................. 11 Proses Terjadinya Energi Listrik pada PLTU dengan Bahan Bakar RDF............................................................................................... 13 Potensi Pengembangan RDF di Indonesia .............................................. 14

5

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan.............................................................................................. 15 Saran ........................................................................................................ 15 Daftar Pustaka ..................................................................................................... 16 LAMPIRAN ........................................................................................................ L

6

DAFTAR TABELTabel 2.1 Komposisi Sampah diberbagai Kota ................................................... Tabel 2.2 Jenis Sampah dan Sumbernya ............................................................. 6 8

Tabel 4.1 Nilai Kalor Rata-rata dari Berbagai Jenis Sampah ............................. 11 Tabel 4.2 Karakteristik RDF ............................................................................... 13

7

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Diagram Kandungan Energi dan Tingkat Kelembaban Berbagai Jenis Batubara ................................................................................ 5

Gambar 4.1 Desai Alat Pembuatan RDF ............................................................ 12 Gambar 4.2 Padatan Refuse Derived Fuel (RDF) ............................................... 13

8

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Perhitungan Energi Listrik yang Dihasilkan .................................. L.1 Lampiran 2. Jumlah Sampah yang Dihasilkan dari Beberapa Kota Besar di Indonesia .......................................................................... L.2 Lampiran 3. Program Pembangunan PLTU ........................................................ L.3 Lampiran 4. Daftar Riwayat Hidup Penulis ........................................................ L.4 Lampiran 5. Daftar Riwayat Hidup Dosen Pendamping .................................... L.5

9

Pemanfaatan Refuse Derived Fuel (RDF) sebagai Raw Material Pengganti Batubara pada Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Oleh: Taumy Alif Firman, Aris Wahyu Widiyanto dan Barri Pratama Universitas Diponegoro Semarang

RINGKASANIndonesia sebagai negara berkembang, saat ini mengalami krisis energi listrik total. Hal ini dapat dilihat dari total daya terpasang PLN (Perusahan Listrik Negara) yang sudah mencapai 26.000 MW (Mega Watt) dengan beban puncak yang sudah mencapai 24.000 MW, sedangkan daya efektifnya hanya sekitar 25.000 MW, sehingga apabila terjadi pembengkakan beban listrik maka PLN tidak memiliki cadangan listrik lagi. Krisis listrik mengisyaratkan bahwa suplai energi listrik tidak dapat mengimbangi tingginya laju permintaan yaitu 7-8 % per tahun yang jauh di atas tingkat pertumbuhan energi listrik sebesar 3 % per tahun. Akibat krisis listrik ini maka sistem interkoneksi listrik di Indonesia diperkirakan terancam mengalami pemadaman listrik bergilir hingga tahun 2010. Hal ini dikarenakan penurunan daya di sejumlah pembangkit PLN dan swasta, kenaikan beban pemakaian listrik di berbagai daerah serta ketidaklancaran pasokan BBM (bahan bakar minyak) ke sistem pembangkit listrik. Sejak tahun 2006 pembangkit listrik berbahan bakar batubara memiliki jumlah paling besar yaitu 37,88 % dibandingkan pembangkit listrik lain. Bahan bakar batubara ini dimanfaatkan sepenuhnya sebagai bahan bakar Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) yang pada awal operasi menggunakan bahan bakar minyak. Penggunaan batubara sebagai pengganti bahan bakar minyak pada sistem (PLTU) merupakan bentuk diversifikasi pemanfaatan batubara sebagai energi yang diakibatkan karena peningkatan harga bahan bakar minyak, tetapi penggunaan batubara ini menyebabkan permasalahan baru yaitu ketergantungan ketersediaan batubara yang lama kelamaan akan habis karena bersifat tidak terbaharukan dan menimbulkan pencemaran lingkungan akibat pelepasan gas buang berbahaya seperti NOx, SOx, CO dan CO2 serta partikel dan unsur mikro seperti merkuri. Akibat permasalahan ini maka perlu adanya raw material baru yang dapat digunakan sebagai bahan bakar pada sistem PLTU. Salah satu raw material yang dapat dimanfaatkan adalah penggunaan RDF (refuse derived fuel). Refuse derived fuel (RDF) merupakan bahan bakar yang dibentuk seperti krayon dengan mencampurkan batu abu ke sampah yang telah dipisahkan dari sampah tidak terbakar. Bahan bakar RDF ini, tidak akan membusuk walaupun disimpan dalam waktu lama, serta sangat praktis untuk pengangkutan. Keuntungan dalam penggunaan RDF sebagai energi adalah kemudahan dan ekonomis dalam pembuatan serta hasil pembakarannya sangat ramah lingkungan dibandingkan dengan penggunaan energi fosil berupa batubara dan minyak bumi begitupun juga dengan keberadaan senyawa dioksin dan furon hanya ditemukan dalam skala ppb

10

(parts per billion). Pembuatan RDF memanfaatkan keberadaan sampah dengan jumlah dan kualitas sangat banyak. Karya tulis ini bertujuan untuk memberikan suatu format pengelolaan sampah yang ramah lingkungan (environmental friendly) dan memiliki nilai ekonomis tinggi serta memperkenalkan sistem penggunaan refuse derived fuel (RDF) sebagai bahan bakar yang bersumber dari sampah. Metode penulisan karya tulis yang digunakan meliputi pengumpulan data, pengolahan data dan analisis sintesis mengenai pemanfaatan sampah sebagai bahan pembuatan RDF. Pembuatan RDF dari sampah terdiri atas 4 tahap utama yaitu proses pemecahan (crushing process), proses pengeringan (dryng process), proses pemisahan dan pemecahan kembali (sorting and crushing process) dan proses pemadatan (soliditying process). Hasil dari proses ini berupa RDF yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar pengganti batubara pada PLTU. Hal ini dikarenakan nilai kalor yang dihasilkan antara RDF dan batubara hampir sama yaitu 3.000-4.000 kkal/kg. Berdasarkan nilai konversi energi dan jumlah sampah dari beberapa kota di Indonesia maka energi listrik yang dihasilkan dengan memanfaatkan RDF sebagai bahan bakar adalah sebesar 158.676 MW per jam. Nilai ini melebihi jumlah kapasitas listrik dari crash program pembangunan PLTU sebesar 10.000 MW yang tahap I direncanakan selesai pada tahun 2011, sehingga pemanfaatan RDF sangat diharapkan sebagai upaya mengatasi permasalahan sampah dan energi listrik yang terjadi di Indonesia.

11

BAB I. PENDAHULUAN

Latar Belakang Keberadaan dan keberdayaan energi listrik di suatu negara sangat menunjang sistem perekonomian negara tersebut. Tanpa keberadaan dan keberdayaan energi listrik akan menghambat hingga menghentikan aktivitas masyarakat dan dunia usaha, terhambatnya pengembangan perekonomian dan pembangunan suatu bangsa. Indonesia sebagai negara berkembang, saat ini mengalami krisis energi listrik total. Hal ini dapat dilihat dari total daya terpasang PLN (Perusahan Listrik Negara) yang sudah mencapai 26.000 MW (Mega Watt) dengan beban puncak yang sudah mencapai 24.000 MW, sedangkan daya efektifnya hanya sekitar 25.000 MW, sehingga apabila terjadi pembengkakan beban listrik maka PLN tidak memiliki cadangan listrik lagi.

Krisis listrik mengisyaratkan bahwa suplai energi listrik tidak dapat mengimbangi tingginya laju permintaan yaitu 7-8 % per tahun yang jauh di atas tingkat pertumbuhan energi listrik sebesar 3 % per tahun (Kuswardono, 2007). Akibat krisis listrik ini maka sistem interkoneksi listrik di Indonesia diperkirakan terancam mengalami pemadaman listrik bergilir hingga tahun 2010. Hal ini dikarenakan penurunan daya di sejumlah pembangkit PLN dan swasta, kenaikan beban pemakaian listrik di berbagai daerah serta ketidaklancaran pasokan BBM (bahan bakar minyak) ke sistem pembangkit listrik (KOMPAS, 2008).

Menurut Munawir (2007) bahwa sejak tahun 2006 pembangkit listrik berbahan bakar batubara memiliki jumlah paling besar yaitu 37,88 % dibandingkan pembangkit listrik lain. Bahan bakar batubara ini dimanfaatkan sepenuhnya sebagai bahan bakar Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) yang pada awal operasi menggunakan bahan bakar minyak. Penggunaan batubara sebagai pengganti bahan bakar minyak pada sistem (PLTU) merupakan bentuk diversifikasi pemanfaatan batubara sebagai energi yang diakibatkan karena

12

peningkatan harga bahan bakar minyak, tetapi penggunaan batubara ini menyebabkan permasalahan baru. Menurut World Coal Institute permasalahan akibat penggunaan batubara yaitu ketergantungan ketersediaan batubara yang lama kelamaan akan habis karena bersifat tidak terbaharukan dan menimbulkan pencemaran lingkungan akibat pelepasan gas buang berbahaya seperti NOx, SOx, CO dan CO2 serta partikel dan unsur mikro seperti merkuri. Berdasarkan data dari Kementerian Lingkungan Hidup tahun 1990 dalam Achmad (2004) menyatakan bahwa penggunaan batubara memberikan emisi berupa gas CO2 yaitu sebesar 29 % dari total 45-50 % kontribusi terbentuknya efek rumah kaca. Nilai ini setara dengan penggunaan minyak bumi. Akibat permasalahan ini maka perlu adanya raw material baru yang dapat digunakan sebagai bahan bakar pada sistem PLTU. Salah satu raw material yang dapat dimanfaatkan adalah penggunaan RDF (refuse derived fuel).

Keuntungan dalam penggunaan RDF sebagai energi adalah kemudahan dan ekonomis dalam pembuatan serta hasil pembakarannya sangat ramah lingkungan dibandingkan dengan penggunaan energi fosil berupa batubara dan minyak bumi (Bortman et al, 2002). Pembuatan RDF memanfaatkan keberadaan sampah dengan jumlah dan kualitas sangat banyak yang diakibatkan karena pertambahan jumlah penduduk, perubahan pola konsumsi dan gaya hidup masyarakat. Peningkatan volume timbunan sampah memiliki hubungan sebanding dalam hal pengelolaan sampah. Pengelolaan sampah yang tidak menggunakan metode dan teknik pengelolaan sampah ramah lingkungan selain akan dapat menimbulkan dampak negatif terhadap kesehatan juga akan sangat mengganggu kelestarian fungsi lingkungan baik lingkungan pemukiman, hutan, persawahan, sungai dan lautan, sehingga dengan pemanfaatan sampah dalam pembuatan RDF dapat mengatasi permasalahan energi sekaligus permasalahan sampah dan terwujud sistem pengelolaan sampah berwawasan lingkungan (environmental friendly). Selain itu pemanfaatan RDF akan mendukung program pemerintah dalam mendorong percepatan crash program pembangunan PLTU sebesar 10.000 MW yang tahap I direncanakan selesai pada tahun 2011.

13

Perumusan Masalah Krisis listrik di Indonesia diperkirakan akan terjadi sampai tahun 2015 sehingga akan mengganggu aktivitas perekonomian bangsa. Salah satu penyebab permasalahan krisis listrik adalah ketersediaan dan pasokan bahan baku yang terhambat dan kurang ke berbagai sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Untuk mengatasi masalah ketersediaan bahan bakar maka dapat digunakan refuse derived fuel (RDF) sebagai bahan bakar pengganti batubara yang berasal dari sampah. Penggunaan RDF sebagai bahan bakar memiliki berbagai keuntungan diantaranya ekonomis dan mudah dalam pembuatan, serta bersifat ramah lingkungan.

Tujuan dan Manfaat Penulisan Penulisan karya tulis ini memiliki tujuan dan manfaat antara lain: a) Memberikan suatu format pengelolaan sampah yang ramah lingkungan (environmental friendly) dan memiliki nilai ekonomis tinggi. b) Memperkenalkan dan memperkaya sistem penggunaan refuse derived fuel (RDF) sebagai bahan bakar. c) Memberikan solusi tentang permasalahan ketersediaan bahan bakar pada sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). d) Membuka pemikiran tentang adopsi ilmu pengetahuan yang dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan energi yang ada di Indonesia. e) Mendukung program pemerintah dalam pembangunan PLTU berkapasitas 10.000 MW.

14

BAB II. TELAAH PUSTAKA

Refuse Derived Fuel (RDF) Refuse derived fuel (RDF) merupakan bahan bakar yang dibentuk seperti krayon dengan mencampurkan batu abu ke sampah yang telah dipisahkan dari sampah tidak terbakar. Bahan bakar RDF ini, tidak akan membusuk walaupun disimpan dalam waktu lama, serta sangat praktis untuk pengangkutan. Hasil pembakaran RDF ini dipengaruhi oleh kualitas homogen pada proses pembuatan sehingga menghasilkan pembakaran yang stabil (APEC, 2005).

RDF biasanya dalam bentuk irisan padatan yang telah melalui treatment pemanasan bertekanan pada autoclave. Pada umumnya, RDF terdiri atas sebagian besar komponen organik dan plastik dari sampah padatan serta sampah padat lain yang dapat terbiodegradasi.

Batubara Batu bara adalah sisa tumbuhan dari zaman prasejarah yang berubah bentuk dan awalnya berakumulasi di rawa dan lahan gambut. Tingkat perubahan yang dialami batu bara, dari gambut sampai menjadi antrasit disebut sebagai pengarangan dan memiliki hubungan yang penting dalam menentukan tingkat mutu batu bara.

Batu bara dengan mutu yang rendah, seperti batu bara muda dan sub-bitumen biasanya lebih lembut dengan materi yang rapuh dan berwarna suram seperti tanah. Batu bara muda memiliki tingkat kelembaban tinggi dan kandungan karbon rendah sehingga kandungan energinya rendah. Batu bara dengan mutu yang lebih tinggi umumnya lebih keras dan kuat dengan sifat fisik berwarna hitam cemerlang seperti kaca. Batu bara dengan mutu yang lebih tinggi memiliki kandungan karbon lebih banyak, tingkat kelembaban lebih rendah dan menghasilkan energi lebih banyak. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2.1.

15

Kandungan Karbon/ Energi dari Batubara TinggiPersentase Penggunaan Cadangan Dunia

Tinggi

Kandungan Kelembaban dari Batubara

Batubara dengan Mutu yang Rendah 47 %

Batubara Keras 53 %

Batubara Muda 17 %

Sub-bitumen 30 %

Bitumen 52 %

Antrasit