makalah_turbinGas

8/14/2019 makalah_turbinGas

1/9

Pemanfaatan Sampah Kota Sebagai Bahan Bakar Pada Turbin Gas Yang TidakTerpakai Di PT Arun NGL Menggunakan Proses Gasifikasi

Juni Prananta1,2

1Direktur Eksekutif Lembaga Penerapan Teknologi Tepat Guna, JINGKI institute

2 Alumnus Mahasiswa Teknik Kimia Universitas Malikussaleh Lhokseumawe

e-mail : [email protected]

Pendahuluan

Jumlah sampah yang dihasilkan dan dibuang di negara-negara berkembang akhir-akhir

ini mencapai jumlah kritis3. peningkatan penduduk, migrasi dari pedesaan ke kawasan perkotaan,

meningkatnya globalisasi, pola konsumsi yang kebarat-baratan dan menyebarnya produk-produk

serta kemasan kemasan sekali pakai uang adalah sebagian dari penyebabnya4. TPA (Tempat

pembuangan akhir) atau landfill, biasanya tidak lebih dari timbunan terbuka (open dumps),

umumnya menggunung dan sering mengakibatkan berbagai permasalahan lingkungan serta

sosial. Walaupun dibeberapa tempat di Indonesia ada beberapa TPA yang dalam pengelolaan

lingkungannya telah memenuhi standart pengelolaan sampah

Saat ini, sekitar 129 juta ton plastic setiap tahunnya diproduksi, dan 60% dari jumlah itu

diproduksi dari bahan minyak bumi. Jika dari jumlah tersebut dapat diolah kembali maka akan

diperoleh sebesar 69 juta minyak bumi yang dapat dimanfaatkan. Jepang sendiri telah

menerapkan undang-undang pengolahan sampah sejak 1997 dan khususnya bagi sampah

plastik sejak tahun 2000 [5]. Hasil dari pengolahan sampah plastik (banyak digunakan untuk

pembungkus di super market dan sisa minuman) yang diproses pada tungku proses pada suhu

400-5000C telah menghasilkan bahan bakar baru yang diberi nama Waste Plastic DisposalFuel

(WPD Fuel) [5]. Bahan bakar yang disingkat WPD ini di beberapa negara maju sedang dilakukan

penelitian secara intensif sebagai bahan bakar alternative pada berbagai mesin.

Dari sekitar 156.478 jiwa jumlah penduduk kota Lhokseumawe rata-rata menghasilkan

sampah 205,70 m3

per harinya dengan pembagian 60 % sampah organic dan 40% non-organik.

Sampah non organic lebih cenderung sulit untuk di urai oleh bakteri pengurai yang terdapat di

permukaan tanah sehingga rentang waktu penguraiannya cenderung lebih lama. Banyak sampah

non-organik yang mayoritas adalah jenis plastik kemasan yang apabila di pungut oleh para

pemulung tidak tidak laku di jual.

3

In this report we use terms industrializing nations or less industrialized nations rather than the more commonly

used developing or less developed nations. This report also uses the global South as a synonym forindustrializing countries.4

The United Nations reports the urban population of less industrialized regions has grown from 981 million in 1980, to

1.9 billion in 2000. The U.N. expects this population to double again by 2030.


2/9

Karakteristik bahan bakar dari smpah plastic polietilena

Stephen J Miller, Ph.D, dalam penelitiannya yang dipublikasikan dalam Jurnal American

Chemical Society bagian Energi dan Bahan Bakar (Energy and Fuel) edisi 20 Juli 2005, Miller

memanaskan polietilena menggunakan metode pirolisis, lalu menyelidiki zat hasil pemanasan

tersebut. ternyata, ketika polietilena dipanaskan akan terbentuk suatu senyawa hidrokarbon cair.

Senyawa ini mempunyai bentuk mirip lilin (wax). Banyaknya plastik yang terurai adalah sekitar

60%, suatu jumlah yang cukup banyak. Struktur kimia yang dimiliki senyawa hidrokarbon cair

mirip lilin ini memungkinkannya untuk diolah menjadi minyak pelumas berkualitas tinggi. Sekedar

informasi, minyak pelumas yang saat ini beredar di pasaran berasal dari pengolahan minyak

bumi. Minyak mentah (crude oil) hasil pengeboran minyak bumi di dasar bumi mengandung

berbagai senyawa hidrokarbon dengan titik didih yang berbeda-beda. Kemudian, berbagai

senyawa hidrokarbon yang terkandung dalam minyak mentah ini dipisahkan menggunakan teknik

distilasi bertingkat (penyulingan) berdasarkan perbedaan titik didihnya. Selain bahan bakar,

seperti bensin, solar, dan minyak tanah, penyulingan minyak mentah juga menghasilkan minyak

pelumas. Sifat kimia senyawa hidrokarbon cair dari hasil pemanasan limbah plastik mirip dengan

senyawa hidrokarbon yang terkandung dalam minyak mentah sehingga dapat diolah menjadi

minyak pelumas.

Sumber ; Profil Kota Lhokseumawe


3/9

Di satu sisi pemakaian tenaga listrik di Indonesia selama 20 tahun terakhir ini mengalami

peningkatan yang cukup pesat yaitu 14.5 % per tahun dan dalam 25 tahun mendatang

diperkirakan akan terus mengalami peningkatan dengan pertumbuhan sebesar 7.8 % per tahun.

Pada tahun 1996 kebutuhan tenaga listrik diperkirakan sebesar 140.7 TWh dan pada tahun 2021

kebutuhan mencapai 617.9 TWh. Secara khusus permasalahan keterbatasan energi listrik local

di Aceh juga tidak jauh berbeda dengan kondisi pemakaian energi listrik secara umum di

Indonesia. Kebutuhan yang terus meningkat tidak diiringi dengan ketersediaan suplai listri yang

memadai. Sebagian besar kabupaten-kabupaten di Aceh kebutuhan listriknya tergantung pada

pasokan listrik dari Sumatera Utara. Padahal jika melihat potensi yang terdapat pada sampah

perkotaan yang apabila dimanfaatkan dapat menjadi salah satu sumber energi alternative bagi

ketersediaan listrik di Aceh.

Penggunaan teknologi

Sampah perkotaan yang berkomposisi bahan-bahan non-organik lebih besar umumnya

berasal dari produk-produk turunan hidro carbon yang cenderung lebih berpotensi sebagai bahan

bakar. Jika dalam pemanfaatannya bahan bakar berupa waste-mass digunakan untuk

membangkitkan energi listrik tenaga uap, maka dapat digunakan system pembakaran massa.

Dimana sampah dibakar secara langsung untuk mengubah air menjadi uap sebagai penggerak

turbin yang terhubung ke generator listrik.


4/9

Namun jika penggunaannya terhadap alat proses (pembangkit listrik) dengan spesifikasi gas

sampah hendaknya di ubah dari fasa padat menjadi gas dengan proses gasifikasi di banyak

tempat negara-negara di Asia bagian selatan menggunakan teknologi yang lebih dikenal dengan

Refuse-Derived Fuel (RDF), dimana sampah campuran diproses terlebih dahulu sebelum dibakar

langsung. Tingkat pengolahan bervariasi antara fasilitas yang satu dengan fasilitas lainnya, tetapi

biasanya melibatkan pencacahan dan pengurangan logam-logam serta material lain yang

memiliki kandungan kalori bakar rendah (low Btu content). Material yang diolah kemudian

dimanfaatkan sebagai bahan bakar,baik dengan cara yang sama seperti pembakaran massa

atau digunakan di fasilitas pemrosesan bahan bakar yang ada seperti di pabrik-pabrik semen5.

Namun teknologi tersebut menimbulkan dampak lingkungan yang cenderung lebih besar

dibandingkan pilihan teknologi proses SWGCC (Solid Waste Gasification Combined Cycle).

Penulis mengadopsi teknologi ini dari prosess ICGCC (Integrated Coal Gasification Combined

Cycle) yang sering disebut dengan IGCC. Hal ini disebabkan terdapat beberapa persamaan

antara Waste-mass (sampah) dengan batu bara. Komponen utama dalam riset IGCC adalahpengembangan teknik gasifikasi batubara. Untuk selanjutnya dalam makalah ini disebutkan

dengan istilah SWGCC.

Perolisa

Pyrolysis dilakukan di dalam sebuah pengurangan atmosfer (hampa udara) pada

temperatur hingga 8000C. Di dalam proses pyrolysis, limbah plastik mampu diubah menjadi

feedstock petrokimia, seperti nafta, liquid dan wax- seperti hidrokarbon dan gas. Teknik pyrolysis

telah digunakan sejak awal tahun 1930 di Jerman untuk peningkatan residu hidrogenasi yang

diperoleh dari pencairan/pelelehan batu bara (coal liquefaction). Pyrolysis adalah sebuah metode

sempurna untuk mendaur ulang material heterogen seperti limbah yang telah bercampur atau

residu potongan otomotif. Perusakan termal dari limbah plastik telah dilakukan pada skala

industri oleh BASF di Jerman. Karena adanya fakta yang menunjukkan bahwa prosesnya

fleksibel dan desainnya sederhana, maka daur ulang pyrolysis tepat digunakan secara ekonomis.

Pyrolysis limbah plastik dilakukan menggunakan sebuah kiln (dapur) yang memberikan efisiensi

panas tinggi sekitar 75-85%. Metode pyrolysis dapat merubah limbah plastik menjadi minyak

pyrolytic dan padatan kokas.

5 SUMBERDAYA DI DALAM BARA Kerugian Ekonomi akibat Insinerasi versus Pendekatan Zero Waste diBelahan Selatan, Resources up in Flames: The Economic Pitfalls of Incineration versus a Zero Waste Approach in the

Global South


5/9

Produk-produk pyrolysis memerlukan proses-proses lebih lanjut, seperti refining. Dengan

demikian, pyrolysis lebih baik ditampilkan sebagai bagian dari proses multi-step daripada sebagai

sebuah sistem yang integral. Beberapa keuntungan dari pyrolysis, meliputi: Konsumsi energi

yang sangat rendah (sebagai contoh, maksimal hanya sekitar 10% dari jumlah energi limbah

plastik yang digunakan untuk merubah potongan (sampah) menjadi produk petrokimia).

Prosesnya dapat mengatasi limbah plastik yang tidak dapat didaur ulang secara efisien melalui

cara-cara alternatif .Proses beroperasi tanpa membutuhkan udara atau campuran hidrogen dan

tidak melibatkan tekanan elevasi (tinggi).HCl terbentuk sebagai sebuah produk dari proses ini

yang dapat diperoleh kembali dan digunakan sebagai bahan mentah (raw material). Keunggulan

nyata dari pyrolysis dibandingkan dengan pembakaran adalah reduksi terjadi sekitar 5-20 kali di

dalam volum dari produk gas. Keuntungan lainnya adalah polutan-polutan dan pengotor menjadi

terkonsentrasi di dalam sebuah coke-like matrix, yaitu sebuah residu padat dari proses.

Selanjutnya, karena pyrolysis dilakukan dalam sebuah sistem tertutup, maka tidak ada polutan

yang dapat keluar.

Gasifikasi

Gasifikasi adalah suatu teknologi proses yang mengubah bahan padat menjadi gas.

Bahan padat yang dimaksud adalah bahan bakar padar termasuk didalamnya, biomass,

batubara, dan arang dari proses oil refinery. Gas yang dimaksud adalah gas-gas yang keluar dari

proses gasifikasi dan umumnya berbentuk CO, CO2, H2, dan CH4. Proses gasifikasi dari limbah

plastik terjadi pada temperature lebih tinggi dari proses pyrolisis (1300C) dan dengan

penambahan oksigen yang terkontrol. Reaksi dasar gasifikasi adalah sebagai berikut: CnHm +

0.55n O2 n CO + 0.5m H2 Produk utamanya adalah campuran gas karbon monoksida dan

hydrogen. Campuran gas yang dikenal sebagai syngas ini bisa digunakan sebagai substitusi

untuk gas alami. Menariknya, biar bagaimanapun, jika syngas pertama-tama dipisahkan ke

unsure pokoknya, maka ini bernilai sebagai chemical intermediate dan membawa dua sampai

tiga kali nilai bahan bakar dari campuran. Sisa abu anorganik menjadi ikatan di suatu matriks

gelas yang bisa digunakan sebagai unsur di beton dan adukan semen dikarenakan

ketahanannya yang tinggi terhadap asam.

Proses gasifikasi pada hakikatnya mengoksidasi suplai hidrokarbon pada mode yang

terkontrol, untuk memproduksi gas sintetik yang memiliki nilai komersial yang signifikan.

Gasifikasi adalah pilihan menarik karena proses ini mencegah pembentukan beberapa dioxin dan

senyawa aromatic. Gasifikasi secara efesien memanfaatkan energy kimia dan bahan baku

material yang dapat diperbaharui yang melekat pada limbah rumah tangga yang tidak dipisahkan,

limbah industry, dang limbah khusus (contohnya limbah medis), dan mampu untuk merubah

hampir semua total input limbah kepada bahan baku material yang berguna dan energy. Limbah


6/9

input (MSW mengandung plastic campuran) secara khas dimiliki antara 10 dan 16 MJ/Kg

kandungan panas dan bisa menghasilkan 800 dan 1200 Nm3/t gas sintetis. Proses gasifikasi

juga menghasilkan reduksi utama pada volume input limbah rata-rata- 75%.

Teknologi SWGCCGasifikasi sampah padat pada prinsipnya adalah suatu proses perubahan material padat

menjadi gas yang mudah terbakar. Proses ini melalui beberapa proses kimia dalam reaktor

gasifikasi (gasifier). Mula-mula sampah yang sudah diproses secara fisis diumpankan ke dalam

reaktor dan akan mengalami proses pemanasan sampai temperatur reaksi serta mengalami

proses pirolisa (menjadi bara api). Kecuali bahan pengotor, sampah bersama-sama dengan

oksigen dikonversikan menjadi hidrogen, karbon monoksida dan methana. Proses gasifikasi

sampah berdasarkan sistem reaksinya dapat dibagi menjadi empat macam yaitu : fixed bed,

fluidized bed, entrained flowdan molten iron bath. Dalam fixed bed, sampah padat yang telah di

proses menjadi material yang berukuran kecil berupaserbuk yang berukuran antara 3 - 30 mmdiumpankan dari atas reaktor dan akan menumpuk karena gaya beratnya. Uap dan udara (O2)

dihembuskan dari bawah berlawanan dengan masukan serbuk tersebut akan bereaksi

membentuk gas. Reaktor tipe ini dalam prakteknya mempunyai beberapa modifikasi diantaranya

adalah proses Lurgi, British Gas dan KILnGas. Sedangkan proses yang menggunakan prinsip

fluidized bedadalah High - Temperature Winkler, Kellog Rust Westinghouse dan U-gas. Dalam

fluidized bed gaya dorong dari uap dan O2 akan setimbang dengan gaya gravitasi sehingga

serbuk sampah dalam keadaan mengambang pada saat terjadi proses gasifikasi. Serbuk

sampah yang digunakan lebih halus dan berukuran antara 1 - 5 mm. Dalam entrained flow

serbuk sampah yang berukuran 0.1 mm dicampur dengan uap dan O 2 sebelum diumpankan ke

dalam reaktor.

Proses ini telah digunakan untuk memproduksi gas sintetis dengan nama proses

Koppers-Totzek. Proses yang sejenis kemudian muncul seperti proses PRENFLO, Shell, Texaco

dan DOW. Proses molten iron bath merupakan pengembangan dalam proses industri baja.

Serbuk batubara diumpankan ke dalam reaktor bersama-sama dengan kapur dan O2. Kecuali

proses molten iron bathsemua proses telahdigunakan untuk keperluan pembangkit listrik.Saat

ini teknologi IGCC sedang dikembangkan di seluruh dunia, seperti : Jepang, Belanda,Amerika

Serikat dan Spanyol. Di samping proses gasifikasiyang terus mengalami perbaikan, gas turbin

jenis baru juga terus dikembangkan. Temperatur masukan gas turbin yang tinggi akan dapat

menaikkan efisiensi dan ini dapat dicapai dengan penggunaan material baru dan perbaikan

sistem pendinginnya.

Prinsip kerja dari SWGCC merupakan perpaduan teknologi gasifikasi dan pirolisis sampah padat

serta proses pembangkitan uap. Gas hasil gasifikasi batubara mengalami proses pembersihan

sulfur dan nitrogen. Sulfur yang masih dalam bentuk H2S dan nitrogen dalam bentuk NH3 lebih


7/9

mudah dibersihkan sebelum dibakar dari pada sudah dalam bentuk oksida dalam gas buang.

Sedangkan abu dibersihkan dalam reaktor gasifikasi. Gas yang sudah bersih ini dibakar di ruang

bakar dan kemudian gas hasil pembakaran disalurkan ke dalam turbin gas untuk menggerakkan

generator. Gas buang dari turbin gas dimanfaatkan dengan menggunakan HRSG (Heat

Recovery Steam Generator) untuk membangkitkan uap. Uap dari HRSG (setelah turbin gas)

digabungkan dengan uap dari HRSG (setelah reaktor gasifikasi) digunakan untuk menggerakkan

turbin uap yang akan menggerakkan generator.

Setiap daerah harus bertanggung jawab akan pengolahan limbah terutama sampah kota

yang mayoritas terdiri dari bahan-bahan non organik mempertahankan keseimbangan lingkungan

hidup untuk jangka panjang. Listrik merupakan kebutuhan penting di masyarakat khususnya

terhadap kebutuhan sehari-hari, saat ini kebutuhan listrik Aceh sebesar 225 MW yang sebagian

besarnya masih di supply dari pembangkit listrik di Sumatera Utara. Hal ini lebih dikrenakan pada

minimnya diversifikasi teknologi energi dengan memanfatkan potensi local. Dampak dari

minimnya upaya tersebut adalah tergantungnya daerah-daerah khususnya di Aceh akan pasokanlistrik Sumatera Utara, di satu sisi ketersediaan bahan baku terutama sampah kota sangan

melimpah jika ingin di manfaatkan. Sehingga untuk memperoleh pasokan listrik yang stabil dalam

jangka panjang, setiap daerah perlu melakukan diversifikasi teknologi untuk penyediaan

kebutuhan listrik lokal. Diversifikasi teknologi listrik local tentunya harus memperhatikan factor-

faktor utama yang selalu berkaitan dengan operasionalnya kedepan. Beberapa factor tersebut

adalah :

1. Technologic cost, yaitu harga investasi dari teknologi tersebut (analisa ekonomi)

Seperti yang telah dijelaskan, meskipun kebutuhan energi terutama listrik di Aceh terus

meningkat, tetapi jika pemanfaatan sumber daya alam local dilakukan dengan baik maka ini

dapat menjadi kekuatan setiap daerah khususnya di Aceh agar dapat menjadi mandiri energi.

sehingga diversifikasi teknologi dengan memproduksi listrik dari limbah menggunakan teknologi

gasifikasi dinilai merupakan langkah strategis.

Karena selain dapat menjawab kekurangan listrik local juga menjawab permasalahan

lingkungan. Namun dari sisi pembiayaan, teknologi SWGCC ini masih tergolong mahal pada

investasi awal. Namun jika penyederhanaan teknologi dilakukan tentunya akan menghasilkan

invest cost yang murah.

2. Sosial masyarakat dan lingkungan

Pada tahun 1992 diadakan konferensi internasional tentang perubahan iklim di Rio de

Janeiro. Konferensi yang diselenggarakan oleh PBB ini melahirkan deklarasi bersama yang

disebut Konvensi Rio. Indonesia merupakan salah satu dari 150 negara yang menandatangani

Konvensi Rio setuju untuk secara rutin melaporkan emisi CO2 di wilayah Indonesia. CO2


8/9

merupakan salah satu gas yang menyumbang terjadinya efek rumah kaca yang dapat

menyebabkan pemanasan global dan perubahan iklim. Gas-gas lainnya yang juga turut andil

terjadinya efek rumah kaca yaitu methane, CFC (Chloroflourocarbon) dan nitogen oksida.

Meskipun saat ini emisi CO2 di Indonesia masih relatif kecil bila dibandingkan dengan total emisi

CO2 di dunia, salah satu penyebabnya adalah pembentukan gas methane pada sampah yang

tidalk termanfaatkan

Dengan pertimbangan bahwa pada tahun 2015 turbin gas/gasifier sampah kota

terintegrasi sudah dapat beroperasi, maka untuk melihat potensi pengurangan emisi CO2

di daerah Aceh akan ditinjau pada tahun 2015. Pendekatan yang diambil untuk asumsi

adalah energi listrik yang diproduksi pada unit-unit pengolahan limbah di TPA-TPA yang

ada di aceh dengan memenfaatkan turbin gas yang tidak terpakai di PT Arun NGL dapat

menggantikan sebagian kebutuhan listrik yang dipasok dari Sumatera Utara. Total emisi

CO2 sangat tergantung dari sampah yang dihasilkan, dan proses dari instalasi SWGCC.

Namun dalam hal teknologi seperti yang telah dijelaskan diatas bahwa teknologi yang

dikembangkan sangat berperspektif aman lingkungan

Kesimpulan

Pemanfaatan sumber daya alam local berupa sampah perkotaan untuk dikonversikan

menjadi sumber energi pada turbin gas menjadi sangat strategis. Selain bermanfaat terhdap

pelestarian lingkungan hidup, juga dapat menjawab kebutuhan energi listrik local. Hal ini tentunya

juga harus mempertimbangkan beberapa hal utama selain factor ekonomi, lingkungan serta

social kemasyarakatan dan teknologi yang dikembangkan tentunya merupakan aspek penting

yang harus ditinjau sebagai sudut pandang utama dari pemanfaatan turbin gas yang sudah tidak

terpki lagi di PT Arun NGL.

Daftar Pustaka

1. Okaya, Y., 1997, Development of new Technique for Reprocessing of Waste Plastic

Materials, Technical report, pp.1-3.

2. AEEMTRC (1996). Biomass-Fuel of The Past and for The Future, Effergy, Vol.2, No.1.

3. J. Woods and D.O. Hall, Bioenergy for Development, FAO Environment and Energy Paper

13 (116 halaman), Food and agriculture Organization, Roma, 1994.

4. Wibowo arianto & Darwin T Djajawinata, Penanganan Sampah Perkotan Terpadu, free article

2nd

edition


9/9

5. Luis Javier Molero de Blas. Pollutant Formation and Interaction in the Combustion of Heavy

Liquid Fuels, Doctoral Thesis, University of London.

6. Nishida, O., H. Fujita, W. Harano, T. Egashira, S. Okawa, M. Kawabata, T. Nakatsukasa, Y.

Sumitani, D. Suzuki, 1998, Proceeding of 60th Symposium of The Marine Engineering

Society in Japan, pp.156-163.

makalah_turbinGas

Documents

Transcript of makalah_turbinGas