Studi Pengaruh Dekomposisi Selulosa dan Lignin Terhadap Nilai Kalor Produk Torefaksi Sampah Kota + deutsches Abstrakt

STUDI PENGARUH DEKOMPOSISI SELULOSA DAN LIGNIN TERHADAP NILAI KALOR PRODUK TOREFAKSI SAMPAH KOTA

TUGAS SARJANA Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Oleh:

Rafiandy Dwi Putra 13111023

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2016

Lembar Pengesahan

Tugas Sarjana

Studi Pengaruh Dekomposisi Selulosa dan Lignin Terhadap  Nilai Kalor Produk Produk Torefaksi Sampah Kota Kota

Oleh

Rafiandy Dwi Putra 13111023

Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung

Disetujui pada Tanggal: 11 Maret 2016

Pembimbing

Dr. Ir. Toto Hardianto  NIP 19600607 198601 1001

Tugas Sarjana

Studi Pengaruh Dekomposisi Selulosa dan Judul

Lignin Terhadap Nilai Kalor Produk

Rafiandy Dwi Putra

Torefaksi Sampah Kota Program Studi

Teknik Mesin

13111023

Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung Abstrak

Torefaksi sampah kota pada rentang temperatur 200˚ 200 ˚C sampai 300˚ 300 ˚C sudah  pernah dilakukan. Torefaksi tersebut hanya mendekomposisi hemiselulosa secara sempurna, sedangkan terdapat dua komponen dominan yang lain pada sampah kota, yaitu selulosa dan lignin. Oleh karena itu, penelitian tentang pengaruh dekomposisi selulosa dan lignin pada proses torefaksi perlu dilakukan. Penelitian ini menggunakan. daun, ranting, kulit pisang, kulit jeruk, dan nasi

sebagai

sampel

penelitian.

Pengujian

penurunan

massa

dengan

thermogravimetry dilakukan untuk melihat karakteristik tiap komponen sampah saat proses torefaksi. Eksperimen torefaksi dan pengujian nilai kalor dilakukan untuk melihat secara langsung pengaruh dekomposisi selulosa dan lignin terhadap nilai kalor. Hasil pengujian nilai kalor tiap komponen penyusun sampah kota menunjukkan nilai kalor kulit pisang, ranting, dan nasi akan cenderung meningkat seiring meningkatnya temperatur torefaksi, nilai kalor jeruk cenderung stagnan, dan nilai kalor daun akan mengalami penurunan. Penurunan pada nilai kalor daun disebabkan adanya reaksi pembakaran terbatas saat proses torefaksi daun. Pada  penurunan nilai kalor daun disinyalir disinyalir terdapat 5.9 %db fixed %db fixed carbon yang terbakar. Hasil pengujian nilai kalor tiap komponen penyusun sampah kota dijadikan acuan dalam perumusan torefaksi campuran sampah kota. Temperatur optimum torefaksi pada penelitian ini adalah 360˚ 360 ˚C. Nilai kalor yang dihasilkan adalah sebesar 5545 kkal/kg yang mana setara dengan batubara subbituminus B. Terjadi  penurunan nilai kalor apabila dibandingkan dibandingkan dengan penelitian sebelumnya. Kata kunci: selulosa, lignin, torefaksi, sampah kota, nilai kalor

Final Project

Study of The Influence of Cellulose and Title

Lignin Decomposition upon Municipal Solid

Rafiandy Dwi Putra

Waste Torrefaction Product Calorific Value Major

Mechanical Engineering

13111023

Faculty of Mechanical and Aerospace Engineering Institut Teknologi Bandung

Abstract

Municipal solid waste (MSW) torrefaction between 200˚C till 300˚C has been  perfomed before. That torrefaction only decomposes hemicellulose perfectly, meanwhile there are two more dominant components, like cellulose and lignin. Therefore, research about the influence of cellulose and lignin in torrefaction process must be performed. This research uses leaf, branch, banana peel, orange peel, and rice as the research’s

objects.

thermogravimetry

Mass to

degradation

observe

those

characteristic MSW

test

components

is

perfomed

characteristic

with while

torrefaction process. The torrefaction experiment and calorific value test are  performed to explain about the inluence of cellulose and lignin to calorific value. MSW components calorific test results shows that banana peel, branch, and rice tend to be increasing while the temperature increase, orange peel tend to be stagnan and leave is decreasing. The decrease in leaf calorific value caused by limited combustion reaction while torrefaction is happening. Because of this phenomena, 5.9%db fixed carbon is allegedly burned. MSW components experiment results are used as reference in MSW simultaneous toreffaction. The optimum torrefaction temperature in this research is 360˚C. The maximum calorific value is 5545 kkal/kg, which is equal with subbituminous B coal. The calorific value of this research torrefaction product is lower that the previous research product.. Keyword: cellulose, lignin, torrefaction, municipal solid waste, calorific value

Das Abschlussarbeit

Die Untersuchung des Einflusses von Title

Cellulose- und Lignin-Zersetzung auf das

Rafiandy Dwi Putra

Heizwert des Torrefizierenden Stadtmüll Major

Maschinenbau

13111023

Die Fakultät für Maschinenbau und Raumfahrttechnik Institut Teknologi Bandung

Abstrakt Die Torrefizierung des Stadtmüll zwischen 200˚C bis 300˚C hat bereits früher ausgeführt. Diese Torrefizierung zersetzt nur perfekt Hemicellulose. Mitterweile gibt es zwei mehr Komponenten in dem Stadtmüll, sowie Cellulose und Lignin. Deshalb musst diese Forschung ausgeführt werden, um das Einfluss der Cellulose- und Lignin-Zersetzung zu untersuchen. Diese Forschung benutzt Blatt, Zweig, Bananenschale, Orangenschale, und Reis als das Objekt diese Forschung. Der Massdegradationeigenschaft-Test mit der thermogravimetrischen Analyse (TGA) werde ausgeführt, um die Eigenschaft der Stadtmüllskomponenten zu beobachten. Das Torrefizierungsexperiment und der Heizwert-Test werden auch ausgeführt, um während der Torrefizierung das Einfluss der Stadtmüllkomponenten auf das Heizwert zu untersuchen. Das Heizwert-Test von die Stadtmüllskomponenten zeigt, dass das Heizwert von der Bananenschlange, dem Zweig, und dem Reis steigen während der steigenden Temperature der Torrefizierung. Die Orangenschale stagniert und das Blatt sinkt. Das Blatt-Heizwert sinkt, weil während der Torrefizierung die begrenzte Vebrennung auftretten. Wegen dieser Phänomen,werden angeblich 5.9%db fester Kohlenstoffe verbrannt. Die

Ergebnisse

des

Stadtmüllkomponentenexperiments

werden

in

der

gleichzeitigen Torrefizierung als die Referenz benutzt. Die optimale Temperature der gleichzeitigen Torrefizierung in diese Forschung ist 360˚C. Das maximale Heizwert dieses Forschungprodukts ist 5545 kkal-kg. Das Heizwert dieses Forschungsprodukts ist gleich mit die Subbituminous Köhle und niedriger als frühere Forschung . Stichtwort: Cellulose, Lignin, Torrefizierung, Stadtmüll, Heizwert

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjat atas nikmat dan karunia Allah SWT sehingga  penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Studi Pengaruh Dekomposisi Selulosa dan Lignin Terhadap Nilai Kalor Produk Torefaksi Sampah kota” ini dengan baik. Dalam pengerjaan tugas akhir ini, penulis melalui jalan yang terjal. Tidak sedikit masalah dan kendala yang datang menghampiri selama penggerjaan tugas akhir ini. Kehadiran orang  –   orang terdekat menjadi bantuan bagi penulis untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Oleh karena itu, pada kesempatan kali ini penulis menyampaikan terima kasih yang sebesa  –   besarnya kepada orang –  orang yang telah membantu penulis menyelesaikan tugas akhi r ini, yakni: 1. Keluarga terdekat penulis, Bapak Deddy Ria Saputra, Ibu Rika  Nursanti, dan Kakak Rinaldy Andhika Putra yang selalu ada dari  penulis lahir hingga saat ini. Keluarga yang sangat sedia untuk membantu dikala penulis mengalami kesulitan dalam tugas akhir ini maupun dalam kehidupan. 2. Dr. Ir. Toto Hardianto selaku pembimbing penulis yang selalu mendidik penulis untuk mencari tahu lebih tentang rahasia alam yang belum teruak. 3. Dr. Eng. Pandji Prawisudha selaku dosen yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan masukan terhadap Tugas Sarjana ini. 4. Dr. Ir. Arief Haryanto selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin FTMD ITB dan seluruh staf pengajar di jurusan Teknik Mesin yang selalu membantu penulis selama menjalani perkuliahan di jurusan Teknik Mesin 5. Ir. Dwiwahju Sasongko, M.Sc, Ph.D dan teman  –   teman Lab. Metodologi Perancangan dan Pengendalian Proses Teknik Kimia i

ITB yang sudah berbaik hati memberikan izin penulis untuk melakukan eksperimen di laboratorium tersebut. 6. Pihak tekMIRA yang sudah membantu penulis menguji nilai kalor dari produk torefaksi komponen sampah kota. 7. Teman  –   teman jurusan Teknik Mesin 2011 dan seluruh anggota HMM ITB yang menjadi keluarga penulis di Kota Bandung dan mengisi hari  –   hari penulis dengan canda, tawa dan pengalaman  berharga baru penulis temukan. 8. Teman  –   teman Lab. Termodinamika, khususnya Jeki, Iqbal, dan Adrian yang selalu ada dalam pengerjaan tugas akhir ini dan selalu siap memberikan masukan kepada penulis dalam pengerjaan tugas akhir ini. 9. Teman - teman Dago 508 yang bersedia kontrakannya penulis singgahi di waktu luang selama penulis tinggal di Kota Bandung. 10. Bu Tuti, Pak Adong, dan Pak aman selaku staff Lab. Termodinamika yang membantu penulis mengurus anggaran dan membongkar alat eksperimen selama pengerjaan tugas akhir ini. 11. Pak Jupri, Pak Suryana, dan seluruh staff Fakultas Teknik mesin dan Dirgantara ITB yang membantu penulis dalam hal administrasi dari sejak penulis kuliah di ITB. 12. Pihak –   pihak yang telah membantu penulis dalam pengerjaan tugas akhir ini yang tidak bisa diucapkan satu per satu.

Bandung, Februari 2016

Rafiandy Dwi putra

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................................. i DAFTAR ISI .......................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vi DAFTAR TABEL ................................................................................................ viii Bab 1 Pendahuluan .................................................................................................1 1.1

Latar Belakang ....................................................................................1

1.2

Identifikasi Masalah ............................................................................ 3

1.3

Tujuan Penelitian ................................................................................4

1.4

Manfaat Penelitian ..............................................................................4

1.5

Batasan Masalah .................................................................................4

1.6

Metodologi ..........................................................................................5

1.7

Sistematika Penulisan .........................................................................6

Bab 2 Studi Pustaka ................................................................................................ 8 2.1

Bahan Bakar Padat ..............................................................................8

2.2

Sampah Kota.....................................................................................12 2.2.1 Definisi dan Penggolongan Sampah Kota ...............................13 2.2.2 Permasalahan Sampah Kota di Indonesia ...............................15 2.2.3 Komposisi dan Karakteristik Sampah Kota Bandung .............16

2.3

Biomassa Lignoselulosa dan Amilum ..............................................22 2.3.1 Lignoselulosa...........................................................................23 2.3.2 Amilum ....................................................................................25

2.4

Dasar Proses Torefaksi ....................................................................26 2.4.1 Definisi Proses Torefaksi ........................................................26

iii

2.4.2 Mekanisme Proses Torefaksi ...................................................28 2.5

Proses Torefaksi Temperatur Tinggi ................................................31 2.5.1 Mekanisme Dekomposisi Komponen Lignoselulosa ..............31 2.5.2 Penelitian Terkait Torefaksi Temperatur Tinggi .....................38

Bab 3 Kajian Proses Torefaksi Sampah Kota pada Daerah Dekomposisi Selulosa dan Lignin ....................................................................................40 3.1

Gambaran besar Penelitian ...............................................................40

3.2

Kajian Penentuan Komponen Sampah Kota .....................................43

3.3

Kajian Kandungan Lignoselulosa dan Amilum Pada Sampel Pengujian ..........................................................................................46

3.4

Kajian Penentuan Parameter Torefaksi.............................................47

3.5

Peralatan – Peralatan Pengujian ........................................................49 3.5.1 Thermogravimetry ...................................................................49 3.5.2 Reaktor Torefaksi .................................................................... 52 3.5.3 Kalorimeter Bom ..................................................................... 54

Bab 4 Pengujian dan Analisis Torefaksi Komponen Penyusun Sampah Kota Pada Daerah Dekomposisi Selulosa dan Lignin ................................55 4.1

Persiapan Sampel Pengujian .............................................................55

4.2

Pengujian

Karakteristik

Penurunan

Massa

Komponen

Penyusun Sampah Kota ....................................................................58 4.3

Pengujian Nilai Kalor Produk Torefaksi Komponen Penyusun Sampah Kota.....................................................................................63

4.4

Analisis Hasil Pengujian Komponen Penyusun Sampah Kota .........69 4.4.1 Analisis Hasil Pengujian Karakteristik Penurunan Massa ...... 69 4.4.2 Analisis Hasil Pengujian Nilai Kalor ......................................70

Bab 5 Pemodelan Torefaksi Campuran Sampah Kota Pada Daerah Dekomposisi Selulosa dan Lignin ..............................................................73

iv

5.1

Pembuatan Model Campuran Sampah Kota .....................................73

5.2

Prediksi Temperatur Operasi Optimum dan Nilai Kalor Maksimal Produk Torefaksi Campuran Sampah Kota .....................78

5.3

Perbandingan Produk Torefaksi Sampah Kota .................................83 5.3.1 Perbandingan dengan Batubara ...............................................83 5.3.2 Perbandingan dengan Produk Torefaksi pada Penelitian Sebelumnya .............................................................................84

Bab 6 Kesimpulan dan Saran ................................................................................86 6.1

Kesimpulan .......................................................................................86

6.2

Saran .................................................................................................87

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 88 LAMPIRAN .......................................................................................................... 91

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kategori untuk menggambarkan kondisi batubara [9] .......................11 Gambar 2.2 Skema ANGKUT –  KUMPUL dan BUANG [10] ............................16 Gambar 2.3 Komposisi rerata timbulan sampah (%volume) (diadaptasi dari [1]) ..........................................................................................................................17 Gambar 2.4 Komposisi rerata timbulan sampah (%massa) (diadaptasi dari [1]) .17 Gambar 2.5 Komposisi sampah yang tidak diambil pemulung (%massa) (diadaptasi dari [1]) ...............................................................................................18 Gambar 2.6 Komposisi fisik sampah kota Bandung berdasarkan uji proksimat [1] ...........................................................................................................................20 Gambar 2.7 Komposisi kimia sampah kota Bandung berdasarkan uji ultimat [1] ...........................................................................................................................21 Gambar 2.8 Potensi nilai kalor komponen sampah kota Bandung (adb) [1] ........22 Gambar 2.9 Struktur hemiselulosa [12] ................................................................23 Gambar 2.10 Struktur molekul tunggal dari selulosa [12] .....................................24 Gambar 2.11 Contoh struktur molekul lignin [12] ................................................25 Gambar 2.12 Sturktur amilosa dan amilopektin [13] ............................................26 Gambar 2.13 Contoh skema proses torefaksi .........................................................28 Gambar 2.14 Proses dekomposisi termal komponen –  komponen lignoselulosa  pada proses torefaksi [14] ......................................................................................29 Gambar 2.15 Contoh grafik thermogravimetry kayu [16] .....................................30 Gambar 2.16 Contoh grafik DTG [17] ...................................................................31 Gambar 2.17 Pirolisis komponen xylan (atas: analisis thermogravimetry ,bawah: reaksi utama selama perubahan struktur ikatan) [18] ..............................33 Gambar 2.18 Pirolisis selulosa (atas: analisis thermogravimetry, bawah: reaksi utama selama perubahan struktur ikatan) [18] .......................................................35 Gambar 2.19 Pirolisis lignin (atas:analisis thermogravimetry, bawah: reaksi utama selama perubahan struktur ikatan) [18] .......................................................37 Gambar 2.20 Grafik pengaruh temperatur terhadap nilai kalor [19] .....................39 Gambar 3.1 Alur penelitian ....................................................................................41

vi

Gambar 3.2 Rangkaian instrumen thermogravimetry processor ...........................51 Gambar 3.3 Reaktor torefaksi ................................................................................53 Gambar 3.4 Skema umum kalorimeter bom ..........................................................54 Gambar 4.1 Sampel pengujian karakteristik penurunan massa (kiri ke kanan: daun, ranting, kulit pisang, kulit jeruk, nasi)..........................................................56 Gambar 4.2 Sampel eksperimen torefaksi (kiri ke kanan: daun, ranting, kulit  pisang, kulit jeruk, nasi) .........................................................................................57 Gambar 4.3 Grafik penurunan massa komponen daun ..........................................59 Gambar 4.4 Grafik penurunan massa komponen ranting ......................................60 Gambar 4.5 Grafik penurunan massa komponen kulit pisang ...............................61 Gambar 4.6 Grafik penurunan massa komponen kulit jeruk .................................62 Gambar 4.7 Grafik penurunan massa komponen nasi ...........................................63 Gambar 4.8 Produk torefaksi komponen penyusun sampah kota (dari kiri ke kanan: daun, ranting, kulit pisang, kulit jeruk, nasi) ..............................................64 Gambar 4.9 Nilai kalor produk torefaksi daun ......................................................65 Gambar 4.10 Nilai kalor produk torefaksi ranting .................................................66 Gambar 4.11 Nilai kalor produk torefaksi kulit pisang..........................................66 Gambar 4.12 Nilai kalor produk torefaksi kulit jeruk ............................................67 Gambar 4.13 Nilai kalor produk torefaksi nasi ......................................................68 Gambar 4.14 Fraksi Massa sisa komponen a)kulit pisang dan b)daun ..................70 Gambar 5.1 Alur pengerjaan pembuatan model sampah kota Bandung ................74 Gambar 5.2 Nilai kalor produk torefaksi model campuran sampah kota ..............82 Gambar 5.3 Tren nilai kalor produk model campuran sampah kota ......................82 Gambar 5.4 Perbandingan nilai kalor produk torefaksi sampah kota dengan  batubara ..................................................................................................................84

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data ekivalen sampah kota di beberapa kota besar di Indonesia .............2 Tabel 2.1 Klasifikasi batubara berdasarkan peringkat menurut ASTM D388 [9] ...........................................................................................................................12 Tabel 2.2 Proporsi pelayanan sampah di Indonesia [10] ......................................15 Tabel 2.3 Komponen sampah yang dapat dimanfaatkan [1] ..................................18 Tabel 2.4 Fraksi massa produk kayu (dry wood basis) yang dihasilkan dari  berbagai metode torefaksi kayu [14] ......................................................................27 Tabel 3.1 Rata –  rata konsumsi buah –  buahan perkapita tahun 2010 – 2014 [20]. 44 Tabel 3.2 Fraksi massa sampah lima buah yang paling banyak dikonsumsi .........45 Tabel 3.3 Massa total sampah lima buah yang paling banyak dikonsumsi .......... 45 Tabel 3.4 Hasil Pengujian Kandungan Lignoselulosa [7] ......................................47 Tabel 3.5 Spesifikasi thermogravimetry processor ............................................... 50 Tabel 3.6 Spesifikasi reaktor torefaksi tube furnace 2100 Thermolyne ................52 Tabel 4.1 Sumber sampel pengujian ......................................................................55 Tabel 4.2 Kadar air sampel pengujian penurunan massa .......................................57 Tabel 4.3 Kadar air sampel eksperimen proses torefaksi komponen penyusun sampah kota............................................................................................................58 Tabel 4.4 Karakteristik torefaksi tiap komponen sampah kota pada daerah dekomposisi selulosa dan lignin.............................................................................68 Tabel 5.1 Sumber timbulan sampah Kota Bandung [15] .......................................74 Tabel 5.2 Persentase Massa Komponen Organik ...................................................75 Tabel 5.3 Persentase massa sampah makanan dan pepohonan pada tiap sumber sampah....................................................................................................................76 Tabel 5.4 Persentase massa jenis sampah makanan dan sampah pepohonan  pada model campuran sampah kota .......................................................................76 Tabel 5.5 Potensi produksi sampah makanan ........................................................77 Tabel 5.6 Komposisi sampah pepohonan pada tiap sumber sampah .....................77 Tabel 5.7 Komposisi komponen penyusun model campuran sampah kota ...........78 Tabel 5.8 Nilai kalor maksimal tiap komponen penyusun sampah kota................79

viii

Tabel 5.9 Nilai kalor komponen penyusun sampah kota pada temperatur 392 ˚C .80 Tabel 5.10 Nilai kalor produk torefaksi campuran sampah kota pada penelitian sebelumnya [2] .......................................................................................................85

ix

Bab 1 Pendahuluan

1.1

Latar Belakang

Sampah kota merupakan masalah yang saat ini sering dihadapi oleh kota  –  kota besar di Indonesia, contohnya Kota Bandung. Peningkatan produksi sampah yang tidak diimbangi metode pengolahan sampah yang tepat merupakan sumber  permasalahan sampah di Kota Bandung. Sampai saat ini Penimbunan sampah di TPA merupakan metode pengolahan sampah yang seri ng digunakan. Penimbunan sampah di TPA bukanlah metode yang tepat untuk mengelola sampah di Kota Bandung. Penimbunan sampah di TPA dapat menimbulkan bau dan juga dapat berpotensi menjadi sarang penyakit.. Pada tahun 2005,  penimbunan sampah di TPA Leuwigajah bahkan menyebabkan longsor yang mengubur perumahan warga dibawah TPA Leuwigajah. Kuantitas sampah dan lokasi TPA Leuwigajah yang berada di tebing ditengarai sebagai penyebab longsor tersebut.. Pengolahan sampah dengan cara penimbunan ternyata sudah tidak lagi menjadi andalan pengolahan sampah di negara  –   negara maju, seperti Jepang dan Singapura. Negara  –   negara tersebut menjadikan sampah sebagai bahan bakar alternatif pembangkit listrik. Pengolahan sampah dengan menjadikan sampah sebagai

bahan

bakar

pembangkit

listrik

dinilai

lebih

menguntungkan

dibandingkan dengan menimbun sampah di TPA. Sampah yang sudah tidak berguna ternyata dapat menghasilkan listrik yang cukup besar melalui proses pembakaran. Berdasarkan penelitian mengenai sampah kota Bandung yang telah dilakukan sebelumnya, sampah kota berpotensi menjadi bahan bakar alternatif pengganti batubara [1]. Tabel 1.1 menunjukkan

1

daya listrik yang dapat dihasilkan dari sampah di Kota Bandung dan beberapa kota besar di Indonesia Tabel 1.1 Data ekivalen sampah kota di beberapa kota besar di Indonesia Produksi Sampah Kota

(m3/hari)

(ton/hari)

Daya Panas Ekivalen (MW)

Daya Listrik Ekivalen (MWe**)

Jakarta [2]

29.212

6.513

788

236,5

Surabaya [3]

8.700

1.940

235

70,5

Bandung [4]

7.172

1.600

193

58.1

Bogor [5]

6230

1565

189

56.7

Semarang [6]

1.207

302

36

11

*anggapan nilai kalor terendah (sekitara 2500 kkal/kg) ** anggapan efisiensi pembangkit 30% Dibalik potensi sampah kota sebagai bahan bakar alternatif pembangkit listrik, ditemui pula permasalahan sampah kota sebagai bahan bakar.

.

Kandungan air yang melimpah dan nilai kalor yang rendah, merupakan kendala –  kendala yang dapat membuat sampah kota tidak layak untuk dijadikan bahan  bakar pembangkit listrik. Untuk menanggulangi kendala tersebut, sampah kota  perlu diproses terlebih dahulu supaya kendala tersebut dapat diminimalisasi. Torefaksi

merupakan

salah

satu

proses

yang

dapat

digunakan

untuk

meminimalisasi kendala –  kendala tersebut. Torefaksi merupakan suatu proses perlakuan panas yang dapat menguragi kadar air dan menyederhanakan senyawa kompleks, seperti lignoselulosa, yang  banyak ditemukan pada sampah kota. Penelitian tentang torefaksi sudah banyak dilakukan pada biomassa, seperti kayu, jerami, gambut, sekam padi, dan biomassa lainnya. Penelitian  –   penelitian tersebut membuktikan bahwa torefaksi dapat menurunkan kadar air dan menaikan nilai kalor biomassa. Dengan kemiripan karakteritik biomassa dan sampah kota, diharapkan torefaksi sampah kota dapat menanggulangi permasalahan sampah kota sebagai bahan bakar

2

Penelitian tentang torefaksi sudah pernah dilakukan oleh Tim Peneliti Laboratorium Termodinamika ITB. Tim tersebut meneliti tentang pengaruh torefaksi terhadap sampah kota di Kota Bandung dalam rangka penggunaan sampah kota sebagai bahan bakar. Dari penelitian yang sudah dilakukan, tim  peneliti Laboratorium Termodinamika ITB berhasil menghasilkan sampah kota yang nilai kalornya setara batubara subbituminus B , yaitu sekitar 5400 kkal/kg [7]. Pada penelitian tersebut temperatur torefaksi diatur agar berkisar antara 200  –   300 °C. Pada temperatur ini hanya komponen hemiselulosa pada sampah kota yang terdekomposisi sempurna, sedangkan komponen selulosa maupun lignin  belum terdekomposisi sempurna. Temperatur operasi yang lebih tinggi dari 300 °C dapat membuat selulosa dan lignin terdekomposisi lebih sempurna. Dekomposisi selulosa dan lignin yang lebih sempurna diharapkan dapat menghasilkan produk torefaksi sampah kota dengan nilai kalor yang lebih tinggi dari sebelumnya. Berdasarkan data kandungan lignoselulosa pada sampah kota, kompnen selulosa merupakan komponen yang paling dominan. Atas dasar itu, penelitian tentang penggunaan temperatur torefaksi untuk mendekomposisi selulosa dan lignin patut untuk dilkukan. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi  pengaruh dekomposisi selulosa dan lignin terhadap nilai kalor produk torefaksi sampah kota

1.2

Identifikasi Masalah

Dari penjelasan pada subbab 1.1, dapat diperoleh beberapa masalah yang harus dihadapi utuk mencapai harapan yang ada, yaitu : 1. Bagaimana menentukan sampel penelitian untuk mewakili sampah kota Bandung? 2. Bagaimana mencari model sampah kota yang dapat mewakilkan sampah kota Bandung?

3

3. Bagaimana pengaruh torefaksi pada daerah dekomposisi selulosa dan lignin terhadap nilai kalor sampah kota?

1.3

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah mengidentifikasi pengaruh dekomposisi selulosa dan lignin terhadap nilai kalor produk torefaksi sampah kota. Dalam rangka memenuhi tujuan tersebut, ditentukan dua tujuan khusus, yaitu: 1. Menentukan proses optimum torefaksi sampah kota dan nilai kalor maksimal yang dapat dicapai pada torefaksi sampah kota pada daerah dekomposisi selulosa dan lignin 2. Membandingkan nilai kalor produk torefaksi sampah kota pada daerah dekomposisi selulosa dan lignin dengan produk torefaksi sampah kota pada daerah dekomposisi hemiselulosa

1.4

Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian tugas sarjana i ni adalah: 1. Membantu menyelesaikan masalah sampah kota di Kota Bandung 2. Meningkatkan nilai ekonomi dari sampah kota 3. Memberi wawasan tentang potensi maksimal sampah kota sebagai sumber energi alternatif dalam aspek nilai kalor

1.5

Batasan Masalah

Dalam mengerjakan penelitian ini, ada beberapa masalah yang dibatasi, yaitu: 1. Sampah kota yang menjadi objek penelitian hanya sampah organik di TPA Kota Bandung 2. Perumusan torefaksi campuran sampah kota dilakukan dengan metode analitik terbatas

4

1.6

Metodologi

Dalam pengerjaan penelitian ini, dilakukan beberapa metode untuk mecapai tujuan penelitian ini, metode –  metode yang dimaksud adalah sebagai berikut:

1. Studi literatur Pada tahap ini penulis menambah wawasan tentang perkembangan  bahan bakar padat di Indonesia, penanganan sampah kota, dan potensi sampah kota sebagai calon bahan bakar padat alternatif pengganti  batubara. Penulis membaca buku  –   buku yang berkaitan dan juga  penelitian –   penelitian sebelumnya yang berkaitan dengan hal tersebut. Keluaran akhir dari metode ini adalah munculnya topik penelitian  beserta rencana penelitian 2. Kajian Penulis melakukan kajian  –   kajian terkait untuk memantapkan topik  penelitian. Kajian yang dilakukan meliputi kajian penentuan komponen sampah kota yang digunakan pada penelitian ini dan juga kajian dalam menentukan metode eksperimen dan pengujian, serta penentuan  parameter –  parameter terkait dalam eksperimen. 3. Pengujian Pengujian  –   pengujian dilakukan untuk membuktikan hipotesis awal  pada penelitian kali ini. Pengujian dimulai dari pemilihan sampel,  pengumpulan sampel, persiapan alat  –   alat pengujian. Hasil dari  pengujian ini akan digunakan untuk perumusan. 4. Perumusan temperatur optimum dan nilai kalor maksimal Hasil pengujian tiap komponen penyusun sampah kota dijadikan dasar  penerapan pada perumusan ini. Temperatur optimum yang dapat menghasilkan nilai kalor maksimal produk torefaksi campuran sampah kota akan dirumuskan dengan metode ini. Hasil perumusan akan dibandingkan dengan penelitian sebelumnya. 5. Analisis dan penarikan kesimpulan

5

Penulis bersama pembimbing melakukan analisis dan kajian lanjutan dari hasil pengujian yang telah diperolah. Diskusi mengenai hal  –   hal untuk menlengkapi penelitian ini juga dilakukan. Penarikan kesimpulan dan pemberian saran untuk penelitian selanjutnya merupakan keluaran akhir dari metode ini.

1.7

Sistematika Penulisan

1. Bab 1 Pendahuluan Bab ini berisikan apa yang mendasari pembuatan tugas akhir ini. Selain itu, bab ini berisikan gambaran umum tentang tugas akhir ini sehingga diharapkan pada akhir bab ini, pembaca dapat memahami tentang urgensi dari tugas akhir ini 2. Bab 2 Studi Pustaka Bab ini berisikan teori  –   teori yang membantu dalam penelitian pada tugas akhir ini. Dengan adanya bab ini, diharapkan pembaca mendapatkan pemahaman tentang bahan bakar padat, sampah kota dan  bagaimana mengubahnya menjadi bahan bakar alternatif yang baik. Selain itu, pembaca diharapkan dapat mengerti istilah  –   istilah yang digunakan pada bab –  bab selanjutnya. 3. Bab 3 Kajian Pengaruh Dekomposisi Selulosa dan Lignin pada Proses Torefaksi Sampah Kota Bab ini berisikan kajian –  kajian tentang pengaruh dekomposisi selulosa dan lignin pada proses sampah kota. Dengan penulisan bab ini, diharapkan pembaca dapat mengertahui keseluruhan dari rencana  penelitian dengan lebih mendalam. 4. Bab 4 Pengujian dan Analisis Torefaksi Komponen Penyusun Sampah Kota Pada Daerah Dekomposisi Selulosa dan Lignin Bab ini berisikan perencanaan proses pengujian komponen sampah kota yang dilakukan pada penelitian ini, serta Hasil dari pengujian  –   pengujian komponen sampah kota. Setelah mendapatkan hasil dari  pengujian –   pengujian komponen sampah kota, hasil tersebut dianalisis

6

dari berbagai macam aspek. Hasil pengujian yang didapat akan menjadi dasar perumusan pada bab 5. 5. Bab 5 Pemodelan Torefaksi Campuran Sampah Kota Pada Daerah Dekomposisi Selulosa dan Lignin Bab ini diawali oleh pemodelan campuran sampah kota, setelah itu dilakukan perumusan temperatur optimum dan nilai kalor maksimal  pada tiap model campuran sampah kota berdasarkan hasil dari bab 4. Pada akhir bab ini, produk dari torefaksi campuran sampah kota akan dibandingkan dengan batubara dan hasil penelitian torefaksi sampah kota sebelumnya.

6. Bab 6 Kesimpulan dan Saran Bab ini berisikan penarikan kesimpulan yang diharapkan dapat menjawab tujuan dari penilitian ini serta saran  –   saran agar penelitian yang dilakukan selanjutnya dapat lebih baik.

7

Bab 2 Studi Pustaka

2.1

Bahan Bakar Padat

Berdasarkan wujudnya, bahan bakar dibagi menjadi tiga, yaitu bahan bakar  padat, cair, dan gas [8]. Sampai saat ini, penggunaan bahan bakar padat untuk kebutuhan energi di industri  –   industri di Indonesia. Batubara merupakan bahan  bakar padat yang saat ini masih paling banyak digunakan di industri  –   industri Indonesia. Hal ini disebabkan karena nilai kalor batubara lebih tinggi dibandingkan dengan bahan bakar padat lainnya. Dikarenakan frekuensi  pemakaian batubara yang masih tinggi, standar kualitas dari bahan bakar pada disetarakan dengan standar kualitas batubara. Batubara terdiri dari beberapa zat penyusun. Untuk mengetahui penyusun  batubara, dilakukan analisis ultimat dan analisis proksimat. Analisis ultimat merupakan metode yang digunakan untuk mengetahui kandungan karbon, oksigen, nitrogen, sulfur, dan unsur  –  unsur penyusun lainnya. Analisis proksimat  bertujuan untuk mengetahui karakteristik pembakaran dari batubara. Analisis  prokismat dapat membantu untuk mengetahui kandungan  fixed carbon, volatile matter, moisture content, dan ash. Adapun pengertian dari unsur tersebut adalah sebagai berikut [9] : 

 Fixed carbon Komponen  fixed carbon merupakan ikatan rantai karbon yang  berkontribusi paling besar pada pembakaran dibandingkan unsur  –  unsur lainnya.



Volatile matter Komponen ini berupa hidrokarbon yang dapat terlepas dari padatan  batubara baik berupa gas maupu berupa cair. Volatile matter  juga

8

merupakan komponen yang ikut berkontribusi dalam pembakaran walaupun panas yang dihasilkan tidak sebesar  fixed carbon. Volatile matter akan terbakar terlebih dahulu dibandingkan  fixed carbon. 

Kadar air Komponen ini merupakan kandungan air yang terdapat pada bahan  bakar

padat.

Kandungan

air

ini

tidak

berkontribusi

pada

 pembakaran, bahkan dapat menyerap panas yang dihasilkan oleh  bahan bakar tersebut. Pada bahan bakar padat terdapat dua jenis kadar air, yaitu  surface moisture dan inherent mositure. Surface moisture merupakan kandungan air yang terdapat pada permukaan  bahan bakar padat.  Inherent moisture merupakan kandungan air yang terikat di dalam bahan bakar padat. 

Ash  Ash atau abu adalah sisa inorganik dari proses pembakaran bahan  bakar padat setelah bahan bakar padat tersebut sudah terbakar sempurna [8]. Banyaknya kandungan abu pada bahan bakar padat dapat memicu beberapa masalah, seperti  fouling, slagging, dan akan memperburuk emisi gas buang dari proses pembakaran bahan  bakar padat karena dapat membentuk partikulat yang berbahaya  bagi kesehatan manusia dan lingkungan.

Salah satu parameter penting untuk menentukan kualitas batubara adalah nilai kalor. Dalam mendefinisikan nilai kalor dari batubara, terdapat istilah istilah yang biasa digunakan.  Low heating value (LHV) merupakan nilai kalor  pembakaran batubara apabila kondisi air hasil pembakaran batubara berfasa gas,  High heating value (HHV) merupakan nilai kalor pembakaran batubara apabila kondisi air hasil pembakaran batubara berfasa cair [9]. Fasa cair ini yang memberikan kalor laten dari pengembunan air hasil pembakaran sehingga HHV merupakan ukuran tertinggi dari nilai kalor suatu batubara. Pada penelitian ini nilai kalor yang dimaksud merupakan HHV.

9

Selain nilai kalor batubara, karakteristik batubara digambarkan oleh  beberapa kategori - kategori untuk menstandarkan pengertian tentang karakteristik  batubara dimanapun. Kategori ini dibuat berdasarkan kondisi dari batubara. Kategori - kategori tersebut adalah sebagai berikut [9] : 

As received (ar) Kategori ini menggambarkan kandungan batubara lengkap dengan seluruh kandungan air. Kategori ini terkadang dikenal dengan as-

 fired dan banyak digunakan untuk melakukan perhitungan karena kategori ini menggambarkan keseluruhan kandungan batubara;



Air dried basis (adb) Kategori ini menggambarkan karakteristik batubara saat batubara telah dikeringkan dan keseluruhan kandungan air di permukaan

 padatan batubara telah hilang;



Dry (d) Kategori ini menggambarkan karakteristik batubara saat keseluruhan kandungan air, baik di permukaan maupun yang terikat, telah terpisah dari padatan batubara;



Dry, ash free (daf) Kategori ini menggambarkan karakteristik batubara saat seluruh kandungan airnya dan juga abu yang terdapat pada batubara telah dipisahkan dari padatan batubara;



Dry, mineral –  matter free (dmmf) Kategori ini menggambarkan karakteristik batubara saat batubara diasumsikan sudah terbebas dari seluruh kandungan air dan mineral. Hanya bagian organik dari batubara yang diukur pada kategori ini;

10

Gambar 2.1 Kategori untuk menggambarkan kondisi batubara [9] Kualitas dan karakteristik batubara ditentukan oleh keadaan lingkungan serta lamanya pembentukan batubara. Batubara tua atau yang sudah lama terbentuk memiliki nilai kalor yang lebih besar dibanding batubara yang lebih muda. Keberagaman batubara inilah yang memicu dibuatnya peringkat batubara. Acuan peringkat batubara yang sering dijadikan acuan adalah peringkat batubara menurut ASTM. Peringkat batubara secara garis besar terbagi atas 4 peringkat, yaitu antrachite, bituminous, subbituminous, dan lignite. Batubara antrachite merupakan gambaran peringkat batubara dengan kualitas yang paling baik, sedangkan lignite merupakan batubara dengan kualitas yang paling buruk. Peringkat batubara yang lebih detail di jelaskan pada tabel 2.1.

11

Tabel 2.1 Klasifikasi batubara berdasarkan peringkat menurut ASTM ASTM D388 [9] Kelas Batubara Antrachitic Meta-antrachite Meta-antrachi te Antrachite Semi antrachite antrachit e Bituminous Low Volatile Medium Volatile High Volatile A High Volatile B High Volatile C Subbituminous Subbituminous A Subbituminous B Subbituminous C Lignitic Lignite A Lignite B

Fixed Carbon (%)

Volatile Matter (%)

> 98 92 –  92 – 98 98 86 –  86 – 92 92

31

 Nilai Kalor (kkal/kg)

> 7.786,38 7.213,15 –  7.213,15 –  7.786,38  7.786,38 6.377,19 –  6.377,19 –  7.213,15  7.213,15 5.827,84 –  5.827,84 –  6377,19  6377,19 5.278,49 –  5.278,49 –  5.827,84  5.827,84 4.609,73 –  4.609,73 –  5.278,49  5.278,49 3.511,04 –  3.511,04 –  4.609,73  4.609,73 < 3511,04

Pada tabel 2.1 dapat dilihat bahwa batubara dengan kualitas yang lebih baik dari  Hiigh Volatile A Bituminous tidak dituliskan besar nilai kalor dari batubara tersebut. Hal ini disebabkan karena batubara tingkat tinggi tidak digunakan sebagai bahan bakar, sedangkan batubara lainnya biasanya digunakan pada proses  pembakaran sehingga nilai kalor menjadi parameter yang yang paling penting. Pada subbab ini telah dibahas karakteristik dari bahan bakar padat yang lebih dikhususkan pada batubara. Walaupun batubara merupakan bahan bakar  padat yang paling sering digunakan di dunia saat ini, tidak menutup kemungkinan munculnya jenis bahan bakar padat lainnya. Bahan bakar padat yang sekarang cukup berpotensi adalah sampah kota.

2.2

Sampah Kota

Pada subbab ini akan dijelaskan mengenai sampah kota. Penjelasan ini akan meliputi definisi sampah kota, permasalahan permasala han sampah kota, komposisi sampah kota Bandung dan karakteristik sampah kota Bandung sebagai bahan bakar. 12

Pembahasan sampah kota akan lebih dikhusukan pada sampah kota Bandung karena penelitian ini bertujuan untuk menyelesaikan permasalahan sampah di Kota Bandung dan penelitian ini sebagai tindak lanjut dari penelitian sampah kota Bandung sebelumnya. .

2.2.1 Definisi dan Penggolongan Sampah Kota

Berdasarkan UU 18 tahun 2008, sampah dapat diartikan sebagai sisa kegiatan sehari  –   hari manusia dan / atau proses alam yang berbentuk padat. Sampah kota dapat diartikan sampah yang berasal dari daerah perkotaan. Sampah merupaka suatu zat yang heterogen, yang artinya sampah terdiri dari beberapa komponen penyusunnya. Hal ini yang membuat keberagaman jenis sampah di dunia. Komponen sampah kota sangat tergantung dari lingkungan, iklim, dan  perilaku dari masyarakat pada kota tersebut. Sampah kota biasanya digolongkan berdasarkan sumber sampah tersebut. Penggolongan sampah menurut sumbernya adalah sebagai berikut [10]: 

Pemukiman : Sampah golongan ini berasal dari tempat  –   tempat  pemukiman masyarakat, seperti perumahan ataupun apartemen. Sampah pemukiman pemukiman ini biasanya terdiri dari sisa makanan, makanan, kardus, kardus, kertas, plastik, kulit, tekstil sampah kebun, kayu, kaca, logam,  barang bekas, dan limbah berbahaya berbahaya



Daerah komersial : Sampah golongan ini berasal dari pertokoan, rumah makan, pasar, perkantoran, dan semua tempat usaha lainnya. Sampah daerah komersial ini terdiri dari kertas, kardus, pastik, kayu, sisa makanan, kaca, logam, limbah berbahaya.



Institusi : Sampah golongan ini berasal dari institusi  –   institusi seperti sekolah, rumah sakit, penjara, pusat pemerintahan, dan lain –  lain  –  lain. Jenis sampah institusi kurang lebih sama dengan sampah komersial.



Konstruksi dan pembongkaran bangunan: Sampah golongan ini  berasal dari pembuatan konstruksi, gedung, perbaikan jalan, j alan, dan lain

13

 –   lain. Sampah ini terdiri dari kayu, baja, beton, pasir, debu dan sebagainya. 

Fasilitas umum : Sampah golongan ini berasal dari taman  –   taman,  jalanan, tempat rekreasi dan fasilitas  –   fasilitas umum lainnya. Sampah ini terdiri dari sampah kebun, daun, rumput, dan lain –  lain  –  lain.  lain.



Kawasan industri : Sampah golongan ini berasal dari sektor bisnis seperti pabrik  –   pabrik. Sampah ini terdiri dari lumpur, debu ,dan hasil pengolahan



Pertanian : Sampah golongan ini berasal dari sisa  –   sisa hasil  pertanian, seperti sisa panen dan sampah makanan.

Penggolongan sampah berdasarkan sumber sampah tersebut merupakan salah satu cara penggolongan sampah. Selain digolongokan berdasarkan sumber sampah tersebut, sampah juga dapat digolongkan berdasarkan cara penanganan dan pengolahannya. Penggolongan sampah berdasarkan cara penanganan dan  pengolahannya adalah sebagai berikut [10]: 

Komponen mudah membusuk : sampah rumah tangga, sayuran, buah  –  buahan,  buahan, kotoran binatang, dan lain  –  lain  lain



Komponen bervolume besar dan mudah terbakar : kayu, kertas, kain,  palstik, karet, kulit, dan lain –  lain –  lain  lain



Komponen bervolume besar dan sulit terbakar : logam, mineral, dan lain –  lain –  lain  lain



Komponen bervolume kecil dan mudah terbakar



Komponen bervolume kecil dan sulit terbakar



Wadah bekas : botol, drum, dan lain –  lain  –  lain  lain



Tabung bertekanan / gas



Serbuk dan abu : organik, logam metalik, non metalik, bahan amunisi



Lumpur



Puing bangunan



Kendaraan tak terpakai



Sampah radioaktif.

14

2.2.2 Permasalahan Sampah Kota di Indonesia

Indonesia merupakan salah satu negara dengan jumlah penduduk terbanyak di dunia. Terpusatnya jumlah pendudut di kota  –  kota besar di Pulau Jawa, seperti Jakarta, Surabaya, dan Bandung menyebabkan permasalahan bagi pemerintah setempat. Sampah merupakan salah satu permasalahan dari kota  –   kota tersebut karena jumlah sampah yang dihasilkan umumnya sebanding dengan banyaknya orang pada kota tersebut. Banyaknya jumlah sampah yang dihasilkan tidak diimbangi oleh fasilitas  pelayanannya. Diperkirakan hanya sekitar 60% sampah di kota  –   kota besar yang terangkut ke TPA [10]. Tabel 2.2 memperlihatkan proporsi penduduk yang difasilitasi oleh Dinas Kebersihan setempat. Tabel 2.2 Proporsi pelayanan sampah di Indonesia [10]

Pulau Sumatera Jawa Bali dan Nusa Tenggara Kalimantan Sulawesi, Maluku, dan Papua Total

49,3 137,2 12,6 12,9

Penduduk dilayani (juta-jiwa) 23,5 80,8 6,0 6,0

20,8

14,2

68

232,7

130,3

56

Penduduk (juta-jiwa)

Penduduk dilayani (%) 48 59 47 46

Buruknya pelayanan sampah bagi penduduk Indonesia diperparah dengan masih berkembangnya paradigma pengolahan sampah: KUMPUL  –   ANGKUT dan BUANG. Paradigma ini membuat metode pengolahan sampah dengan landfilling di TPA menjadi cara pengolahan yang paling sering dipakai. Cara tersebut tidak diimbangi dengan perhatian yang serius dari pemerintah setempat dan bukan tidak jarang penimbunan sampah di TPA ini dapat mengganggu kelangsungan hidup dari penduduk sekitar.

15

Gambar 2.2 Skema ANGKUT –  KUMPUL dan BUANG [10]

2.2.3 Komposisi dan Karakteristik Sampah Kota Bandung

Sampah yang akan digunakan pada penelitian kali ini merupakan sampah yang berasal dari Kota Bandung. Sampah merupakan komponen heterogen yang terdiri dari beberapa komponen  –   komponen. Oleh karena itu, perlu dilakukan  penelitian untuk menentukan komposisi samapah kota di Kota Bandung. Penelitian untuk mengetahui komposisi sampah kota di Kota Bandung pernah dilakukan pada tahun 2007. Pada penelitian tersebut, para peneliti melakukan suvei pada 23 TPS yang tersebar di Kota Bandung [1]. Data dari survei tersebut diharapkan dapat mewakili komposisi sampah di Kota Bandung. Berikut data fraksi volume dan fraksi massa komponen  –  komponen penyusun sampah kota di Kota Bandung.

16

1.13 1.83

2.34

1.71

1.28 5.31 Organik Sisa Makanan

12.94

44.36

Kertas Gelas/Botol kaca/Kaca Plastik daur ulang Plastik bukan daur ulang

13.06

Logam/Kaleng Tekstil 3.24

11.58

Karet 11.32

Styrofoam Sisa elektronik Lain - lain

Gambar 2.3 Komposisi rerata timbulan sampah (%volume) (diadaptasi dari [1])

2.23 2.69

0.65

Organik Sisa makanan

13.95

Kertas

4.74 43.91 5.95

Gelas/Botol kaca/Kaca Plastik daur ulang Plastik bukan daur ulang

9.01

Logam/Kaleng 7.47

Tekstil Karet

4.97

13.76

26.96

Styrofoam Sisa elektronik Lain-lain

Gambar 2.4 Komposisi rerata timbulan sampah (%massa) (diadaptasi dari [1]) Komponen  –   komponen sampah yang terlihat pada gambar 2.3 dan 2.4 ternyata tidak semuanya dapat dimanfaatkan untuk menjadi bahan bakar alternatif. Sampah  –   sampah tersebut merupakan sampah yang diambil oleh pemulung sehingga tidak tersedia lagi di TPA sehingga sampah yang tersisa di TPA sebesar

17

75% dari tota sampah kota yang dihasilkan. Komponen sampah kota yang diambil oleh pemulung, antara lain gelas, logam, dan plastik daur ulang. Komponen sampah yang dapat dimanfaatkan dapat dilihat pada tabel 2.3 dan fraksi massa dari komponen –  komponen tersebut dapat dilihat pada gambar 2.5. Tabel 2.3 Komponen sampah yang dapat dimanfaatkan [ 1]  No

Komponen

1

Organik

2 3

Plastik bukan daur ulang Tekstil

4

Karet

5

Lain - lain

Daun Ranting Sisa Makanan Plastik kemasan Tekstil Styrofoam Karet sandal Lain - lain

14 3

Organik

5

Plastik bukan daur ulang Tekstil

9

Karet Lain - lain 69

Gambar 2.5 Komposisi sampah yang tidak diambil pemulung (%massa) (diadaptasi dari [1]) Komponen organik yang terdiri atas daun, ranting, dan sisa makanan ini mendominasi berat dari sampah di Kota Bandung. Komponen organik inilah yang nantinya akan dijadikan bahan bakar alternatif pada penelitian ini. Setelah kita mengetahui komposisi dari sampah kota di Kota Bandung, kita juga harus

18

mengetahui karakteristik dari sampah di Kota Bandung sebagai bahan bakar, seperti komposisi fisik, komposisi kimia. Karakteristik sampah ditentukan dari komponen  –  komponen penyusunnya. Oleh karena itu, karakteristik dari sampah

di tiap kota berbeda  –   beda.

Karakteristik. Karakteristik sampah dapat dikelompokan menjadi komposisi fisik, komposisi kimia, dan nilai kalor. [1]. Karakteristik fisik meliputi kandungan 4 unsur penyusun, yaitu kandungan  fixed carbon, kandungan air, kandungan volatile matter, dan kandungan abu pada sampah. Selain itu, nilai kalor juga termasuk dalam komposisi fisik dari sampah karena sampah yang dimaksud akan digunakan sebagai bahan bakar. Unsur  –  unsur penyusun tersebut kurang lebih sama dengan batubara, namun kandungan unsur  –   unsur penyusun tersebut yang menyebaban adanya perbedaan antara  batubara dan sampah. Unsur  –   unsur penyusun sampah dapat diketahui dengan melakukan uji proksimat, sedangkan nilai kalor dapat diketahui dengan pengujian nilai kalor dengan kalorimeter bom. Komposisi kimia terdiri dari beberapa unsur, seperti karbon, hidrogen, nitrogen, oksigen, klorin, sulfur. Komposisi kimia ini yang sebenarnya menggambarkan unsur yang menyusun sampah. Komposisi kimia dari suatu sampah dapat diketahui dari uji ultimat. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, para peneliti telah melakukan uji proksimat, uji ultimat, dan juga pengujian nilai kalor dari sampah di Kota Bandung yang dapat dijadikan bahan bakar alternatif. Gambar 2.6 meggambarkan komposisi fisik dari sampah.

19

Gambar 2.6 Komposisi fisik sampah kota Bandung berdasarkan uji proksimat [1] Berdasarkan hasil uji proksimat komponen sampah yang dapat dijadikan  bahan bakar, kandungan volatile matter  pada sampah tersebut merupakan yang  paling dominan. Volatile matter merupakan zat  –   zat yang mudah menguap dan  bekontribusi dalam pembakaran. Kandungan air pada sampah kota ini terbilang kecil, maksimal hanya sekitar 10%. Kandungan air ini hanya kandungan inherent mositure karena komponen sampah pada pengujian ini dalam kondisi adb sehingga kandungan  surface moisture sudah hilang dari sampah. Kandungan air tidak berkontribusi dalam pembakaran. Kandungan air bahkan menyerap kalor yang dihasilkan bahan bakar. Kandungan  fixed carbon  kurang dari 20%.  Fixed carbon  merupakan unsur yang paling berkontribusi dalam pembakaran sehingga  fixed carbon  sangat diinginkan di dalam bahan bakar. Kandungan abu pada sampah rata  –   rata kurang dari 10%. Namun, komponen karet memiliki kandungan abu yang cukup tinggi, yaitu lebih dari 20%. Kandungan abu yang  besar menyebabkan buruknya emisi yang dihasilkan sampah tersebut. Hasil uji ultimat, yang menggambarkan komposisi kimia dari sampah kota Bandung, tersaji pada gambar 2.7

20

Gambar 2.7 Komposisi kimia sampah kota Bandung berdasarkan uji ultimat [1] Karbon dan oksigen merupakan dua unsur yang paling dominan pada sampah kota Bandung. Karbon merupakan unsur penyusun  fixed carbon  dan volatile matter . Oksigen dan hidrogen merupakan penyusun volatile matter dan  juga kandungan air. Sulfur merupakan unsur yang paling sedikit pada sampah kota Bandung. Sulfur berperan dalam pembentukan emisi SO X. SOX  berperan dalam pembentukan hujan asam apabila terlepas ke udara. Oleh karena itu, kandungan sulfur yang sedikit pada sampah kota menambah keunggulan sampah kota sebagai bahan bakar. Selain mempunyai keunggulan dalam masalah emisi, ternyata sampah kota juga memiliki kekurangan. Kandungan klorin pada sampah kota terbilang cukup besar apabila dibandingkan dengan batubara. Kandungan klorin terbesar terkandung pada komponen sisa makanan. Klorin ini dapat memicu terbentuknya zat beracun, dioksin, apabila pembakaran sampah terjadi pada temperatur rendah (