SAMPAH JADI ENERGI, WtE

PLTSa (Pembangkit Listrik Tenaga Sampah, WtE)

Menteri ESDM menerbitkan Permen ESDM no.12 tahun 2017 yang mengatur pemanfaatan sumber EBT untuk Penyediaan tenaga Listrik. Permen ini menyatakan bahwa pembelian tenaga listrik dari PLTSa paling tinggi 100% dari BPP (Biaya Pokok Penyediaan Pembangkitan) di sistem ketenagalistrikan setempat (sekitar Rp.1300/kWh). Hal itu dilakukan untuk menunjukkan komitmen PLN mendorong pemanfaatan EBT agar target rasio elektrifikasi 98% tahun 2019 dan EBT 23% tahun 2025 dapat tercapai. 

Guna mempercepat pembangunan Instalasi pengolah sampah menjadi listrik berbasis teknologi ramah lingkungan, Pemerintah mengeluarkan Perpres RI No. 35 tahun 2018. Percepatan itu ditujukan untuk 12 lokasi, seperti Prov. DKI Jakarta, kota Tangerang, Tangsel, Bekasi, Bandung, Semarang, Surakarta, Surabaya, Makassar, Denpasar, Palembang, dan Manado yang dapat bekerjasama dengan Pemda Kab/kota sekitarnya dalam 1 daerah provinsi (menggunakan aset provinsi) sesuai dengan perundangan yang berlaku. Gubernur/Walikota dapat menugaskan kepada BUMD atau kompetisi Badan Usaha untuk melakukan pembangunan PLTSa. Bila tak mampu, maka diserahkan kepada BUMN (oleh Menteri ESDM). Harga listrik yang dijual ke PLN  sebesar 13,35 senUSD/kWh (untuk kap hingga 20MW), dan 14,54 - (0,076 x > 20MW) senUSD/kWh. Harga itu sudah termasuk biaya jaringan PLTSa ke jaringan listrik PLN, dan menjadi hak pengembang PLTSa. Bila tugas itu diberikan kepada BUMN, harga itu tidak berlaku. Dana pembangunan PLTSa berasal dari APBD yang dibantu APBN (Layanan Olah Sampah / tipping fee, maks Rp.500.000/ton sampah usulan Menteri LHK ke Menteri Keuangan), dan sumber lain yang sah dengan mengutamakan produk DN (TKDN setinggi-tingginya).

Contoh TPA sampah

Sampah di kota-kota besar di Indonesia amat besar jumlahnya, tidak kurang 175.000 ton/hari. Jakarta menghasilkan sampah (ton/hari) 8.000, Kota Tangerang 1400, Tangsel 900, Bekasi 1700, Bandung 1.600, Semarang 1400, Surakarta 270, Surabaya 1.800, Makassar 870, Denpasar 2.000, Palembang 750, Manado 413, Medan 1.700, Yogyakarta 300, dan Gorontalo 450. Sampah yang dapat diubah menjadi energi adalah sampah organik / makanan sekitar 66%, sisanya berupa kertas, tekstil, plastik, tetrapack, karet, kulit, kayu/pelet kayu, ranting dan bambu. Sementara, sampah inert yang tidak dapat diubah menjadi energi adalah besi / aluminium, gelas, batu / pasir, dll. yang akan didaur-ulang / dijual. Contoh komposisi sampah Bantar Gebang (2014) adalah sebagai berikut: sisa makanan 66,11%; kertas 10,11%; tekstil 2,45%; plastik & PET 11,08%; tetrapack 1%; kayu/bambu 3,12%; karet 0,55%;  besi / logam lain 1,90%; kaca / gelas 1,63%; batu, pasir dan lainnya 1,74%; dan baterai 0,28%.

Sampah sisa makanan dari dapur rumah tangga/ warung/ resto/ mal/ tempat kuliner, dll dan sampah biomassa lainnya ternyata amat basah, mengandung air sekitar 70%, sedangkan zat lainnya diduga mengandung air sekitar 10-20%. Jenis sampah basah memerlukan teknologi khusus. Artinya, penggunaan proses termal seperti Insinerator jelas tidak ekonomis, karena memerlukan energi awal cukup besar yang berasal dari pembakaran sampah itu sendiri, guna menyingkirkan air ~450ton per hari yang dikandung oleh sampah ~1000ton/hari. Bahkan, kadangkala masih perlu ditambah batubara untuk menaikkan suhu gas buang guna menekan kadar Dioxins dan Furans dan gas berbahaya lainnya. Akibatnya, hanya sisa-sisa panas saja yang dapat dimanfaatkan menjadi listrik. Untuk sampah sekitar 1000t/hr hanya diperoleh listrik ~20MW. Sementara, bila menggunakan teknologi gasifikasi/gasifikasi plasma, listrik yang diperoleh meningkat menjadi ~50MW. Banyaknya kandungan air di dalam sampah basah dapat dimanfaatkan secara maksimal untuk keperluan membuat uap (tambahan), air proses, atau  untuk penggunaan lainnya.

BTP, Wisanggeni

Kelemahan Insinerator itu telah diatasi oleh BTP (Bandung Techno Park, Wisanggeni) (buatan DN) dengan cara memanfaatkan air sebagai bahan bakar (menjadi uap dan pecah menjadi hidrogen dan oksigen pada suhu ~900 oC) yang dicampur solar (Solair, 3 bag. air 1 bag. solar), sehingga suhu pembakaran menjadi tinggi (800-1200 oC) yang memusnahkan hampir seluruh jenis sampah basah dan kering, termasuk racun Dioxin dan Furan yang dinetralisasi dengan 3x perlakuan proses, sehingga gas yang dikeluarkan sudah ramah lingkungan. Kapasitas yang tersedia adalah untuk skala RW atau kompleks perkantoran/perumahan. Cara menyalakannya dapat dilihat disini. Sampah dicacah terlebih dahulu sebelum diumpankan ke insinerator solair. Sisa abu sekitar 3%.

Contoh Fasilitas Biogas

Sebagian sampah basah (terutama sampah organik) tersebut sebenarnya sudah lama dimanfaatkan oleh penduduk untuk dibuat kompos / pupuk dengan memungut kandungan biogas/gas metan-nya terlebih dahulu menjadi energi listrik via proses Anaerobic Digestion (AD) basah di bak-cerna (digester). Padatan & cairan yang keluar dari bak-cerna dapat dijadikan pupuk organik / pupuk tanaman atau pakan ikan. Pembiaran sampah organik di TPA selama 6 bulan juga akan  

• Mengubah sampah menjadi kompos dengan sendirinya 
• Gas metan dan CO2 yang dikandungnya lepas begitu saja ke lingkungan (menambah efek rumah kaca) yang kadangkala mengakibatkan  lokasi TPA itu terbakar dan sulit dipadamkan
  
• Air yang terkontaminasi dalam sampah (lindi) merembes ke dalam air tanah 
• Padatan di TPA menjadi kontaminan dalam jangka panjang 

Contoh Alat Pirolisis Sampah

Sampah basah yang menggunung di TPA itu sebenarnya adalah bahan bakar gratis, terbarukan, murah, dan melimpah (selalu ada dan diberikan percuma oleh penduduk) yang seharusnya segera dimanfaatkan menjadi energi (listrik), atau BBM sintetik, sekaligus akan mendapatkan pupuk dan menjaga kelestarian lingkungan.

Contoh Alat Gasifikasi Sampah

Usulan teknologi untuk mengubah sampah basah Indonesia menjadi listrik adalah:

• MBT (Mechanical Biological Treatment) via AD kering
• MHT (Mechanical heat Treatment) atau Autoclaving dilanjutkan dengan AD atau gasifikasi atau pirolisis
  
• Hydrothermal dilanjutkan dengan gasifikasi/ pirolisis
• Langsung menggunakan teknologi gasifikasi plasma via syngas
  

MBT (Mechanical Biological Treatment) via AD Kering

Sistem MBT atau kadangkala disebut BMT (Biological Mechanical Treatment, Perlakuan Mekanik Biologik) adalah fasilitas pemrosesan sampah yang mengacu kepada proses sorting secara mekanik yang diikuti oleh proses biologi seperti pengomposan atau AD (Anaerobic Digestion, Cerna tanpa oksigen). Fasilitas MBT didesain untuk memroses baik sampah rumah-tangga yang tercampur, maupun sampah-sampah komersial dan industri. Fasilitas sorting/pemilahan komponen meliputi fasilitas pemungutan material daur-ulang seperti ferrous metal (logam besi), logam non besi (Aluminium, dll). plastik, gelas, dll., kemudian dilanjutkan dengan proses AD kering (produksi biogas) yang sisanya (dipisah via tromol saring) berupa kompos dan Refuse-Derived Fuel (RDF), yaitu bahan bakar yang dapat membangkitkan energi listrik yang biasanya digunakan di kiln pabrik semen, atau PLTU yang berupa plastik dan biomassa lainnya.

Mesin mekanik terdiri atas conveyors, industrial magnets, eddy current separators, trommels (penyaring), shredders (pelumat), dan sistem yang dibuat sesuai pesanan, atau teknik pemilahan secara manual dengan tangan di tempat-tempat tertentu.

Ada 2 jenis AD, AD basah dan AD kering. Penggunaan proses AD kering makin populer, karena:

• Biogas diproduksi dari limbah/sampah organik padat
• Laju Produksi biogas yang tinggi dengan area debit gas yang besar dan hanya perlu ruang yang sempit
• Digester yang digunakan kompak dan kecil, karena material tidak perlu diencerkan
• Penggunaan panas yang rendah dengan aliran material yang diminimalkan
• Konsumsi air proses amat rendah bergantung kepada karakteristik material. Biasanya ditambahkan sebagai bagian air segar, atau sebagian air sirkulasi dari bak-cerna. Air dari bak-cerna adalah penggerak proses reaksi yang menghasilkan biogas dan produk bak-cerna lainnya, seperti halnya AD basah.
• Permintaan energi yang rendah pada penanganan, pengangkutan, dan fermentasi material
• Pengaturan yang fleksibel terhadap fluktuasi laju alir dengan memvariasi level pengisian digester
• Degradasi VSS (Volatile Suspended Solids) yang besar melalui perancangan aliran massa kontinyu ke digester
• Drum-drum, atau lorong-lorong digunakan, bukan tangki besar seperti dalam AD basah. Pipa-pipa dan pompa-pompa juga digunakan untuk memindahkan material umpan organik, Fasilitas AD kering lebih ringkas (tapi perlu tenaga ahli dan peralatan pantau) dibanding AD basah. 

Proses ini menghasilkan biogas yang dapat digunakan sebagai umpan genset guna menghasilkan listrik, kompos, dan RDF yang perlu dilakukan proses lanjut (gasifikasi / pirolisis) untuk mendapatkan syngas (guna menghasilkan listrik tambahan).

Saat ini, ada sekitar 17 fasilitas MBT dengan kapasitas total 680.000 ton/th sampah kota dioperasikan di Austria, dan 6 Fasilitas MBT dioperasikan di Portugal dengan kapasitas 470.000 ton/th.

Contoh AD basah di Indonesia: Sampah rumah tangga dihancurkan dengan mesin pencacah dan dimasukkan ke bak cerna guna menghasilkan gas metan, pupuk organik cair (POC), dan pakan ternak. kompos padat digunakan sebagai media tanam ke tanaman padi dan sisa POC masuk ke tanaman hidroponik. Gas metan dimurnikan dulu agar bebas sulfur, H2O dan gas CO2 untuk bahan bakar genset biogas guna memproduksi listrik (2-3kW), lalu sisa arus disimpan dalam aki, yang diubah lagi ke AC untuk menghasilkan listrik rumah tangga.

Kencanaonline (PT CVSK, Cipta Visi Sinar Kencana) menawarkan sampah jadi energi dengan kapasitas 350ton/hari (WTE 350 T). Teknologi Biophos_kkoGas (biodigester, Piroliser, Komposter, Gasifier) dalam berbagai konfigurasi mampu mengelola sampah organik menjadi listrik via biodigester (gas metan) dan sampah an-organik menjadi listrik via teknologi gasifikasi (syngas).

Contoh lain: Perusahaan Korea, Biocon SCE, (Fasilitas olah sampah Namhae-gun, kap. 25 ton/hr dengan teknik MBT). Sampah ditimbang, dicatat (sistem komputer) diangkut ke fasilitas MBT. Sampah diumpankan langsung ke bagian atas Rotary Drum Reactor menggunakan Knuckle Crane (tanpa dilumatkan). Dalam bioreaktor yang berotasi 60kali/j, T = 60-70 oC; selama 2 hari, sampah saling gencet, sehingga secara otomatis terlumatkan. Sampah organik distabilkan dan dihomogenisasikan dengan penguapan air oleh fermentasi suhu tinggi. Kontaminan seperti adanya bau, sanitasi kurang, dan air lindi secara alami dihilangkan oleh pengomposan zat organik via fermentasi. Jumlah sampah tereduksi oleh munculnya panas selama proses. Penggunaan panas fermentasi yang diproduksi oleh mikroorganisme sebagai sumber energi utama adalah inti dari sistem perlakuan sampah yang ramah lingkungan. Sampah dari reaktor dipindahkan via belt conveyor ke saringan tromol #1 (proses pisah pertama). Sampah berukuran <30mm akan terpisah lalu dikirim ke proses fermentasi, sisanya >30mm dikirim ke proses pemisah angin #2.. Bahan vinyl ringan terhembus paling jauh oleh pemisah angin ini; bahan yang lebih berat seperti kain jatuh di tengah, sedangkan puing/runtuhan terberat seperti besi, kaca/gelas, dan batu jatuh didekatnya. Metal/logam terpisah oleh pemisah magnet. Sampah <30mm adalah zat organik mengandung mikroorganisme. Sampah >6mm dipisahkan via tromol #2 dan selanjutnya dipisah menjadi bahan dapat bakar, dan runtuhan masuk ke pemisah angin #3. Setelah proses fermentasi zat organik, sampah <30mm dipisah oleh tromol #1. Zat organik <6mm dipisah menjadi kompos dari tromol #2. Sebagian besar kompos dipungut sebagai pupuk organik, sisanya (zat mikroorganisme) dikirim ke bioreactor untuk digunakan kembali sebagai fermentor. Bahan dapat bakar yang dipisah oleh pemisah angin #3 dikirim ke fasilitas produksi RDF. Bahan berat dikirim kembali ke drum reactor setelah melalu proses pelumatan yang selanjutnya dilelehkan dan dipres menjadi zat padat rapat di fasilitas produksi RDF (7000kcal/kg yang dapat digunakan sebagai bahan bakar di PLTU atau kiln pabrik semen). Sisa residu setelah melalui proses MBT dikirim ke TPA (sekitar 10% dari sampah awal).

Perusahaan MBT lainnya: LYFPOD (Swiss, Fasilitas AD kering Kompogas; SMARTFERM; Amut ECOTECH (italia, amutecotech.it); Orion Interprises International LLC, AS & Vietnam); MBT di Jerman, OWS dengan teknologi SORDISEP (SORting, DIgestion, and wet SEParation, Belgia) menggunakan digester DRANCO.

Autoclaving + AD (Anaerobic Digestion)

Teknologi autoklaf bertekanan tinggi semula digunakan untuk tujuan sterilisasi dan membersihkan peralatan medik. Sekarang, penggunaannya diperluas ke bidang kesehatan, laboratorium, dan penyiapan makanan komersial. Di bidang sampah, teknologi autoclaving diterapkan secara otomatis atau catu (batch) menggunakan uap sedikit bertekanan pada suhu sekitar 160 oC, sehingga sampah terpisah menjadi fiber organik dan material yang dapat didaur-ulang yang dilanjutkan dengan proses AD, atau gasifikasi / pirolisis guna mengubah fiber organik / flocks / fluff menjadi syngas (bersih) sebagai bahan bakar turbin gas untuk menghasilkan listrik. 

Perusahaan yang melakukan autoclaving adalah Vulcanes (Perusahaan Irlandia) yang bekerjasama dengan perusahaan Aerothermal (perusahaan Inggris) yang mendunia dan memiliki pelanggan terkenal seperti Airbus, Boeing, Ferrari, General Electric, Lockheed Martin, McLaren, NASA Langley, Renault F1, Samsung, Texas Instruments, dll.

Kemampuan teknologi ini:

• Sampah kota dipisahkan menjadi fiber organik dan material yang dapat didaur-ulang secara otomatis
• Suhu proses: 160 oC, tekanan 5,2 bar, waktu tinggal untuk setiap autoklaf 60 menit, sistem dengan efisiensi tinggi, dan laju pungut sekitar 99%, dan area kerja 6 - 10.000 m2.
• Material daur-ulang yang terekstraksi dan berharga (logam, plastik, gelas, dll.) dibersihkan dan disterilisasi 
• Zat organik pecah menjadi fiber selulosa, yang membentuk bahan baru yang disebut flocks yang dapat digunakan sebagai bahan baku untuk memproduksi energi (listrik)
• Emisi jauh di bawah standar Eropa
• Sistem dapat menghasilkan energi sendiri, selama flocks terus diproses-ulang untuk menghasilkan energi
• Instalasi lengkap memiliki periode modal kembali yang pendek (2 tahun), sedikit pekerja dan biaya operasi dan perawatan yang rendah 
• Sistem didesain modular, menyesuaikan dengan permintaan anda (min 2 autoklaf). Setiap autoklaf punya kap. 3,7-15 ton sampah per daur (2x15ton, 100,000 ton/th)
• Sistem autoklaf cukup efektif, sehingga pengumpulan sampah di TPA tidak diperlukan, dan mengurangi biaya operasi kepada komunitas
• Flocks dapat menghasilkan biogas / gas metan tiga kali lebih tinggi dibandingkan sampah langsung masuk ke bak-cerna.

Fasilitas Olah Sampah dekat Plymouth, UK (Inggris) menjadi fasilitas kali pertama menggunakan autoclaving yang dilanjutkan oleh proses AD basah yang canggih. Suhu 160 oC dan tekanan 5,2 Bar sudah dapat memotong struktur lignin selulosa dalam kertas, pengepakan, limbah papan dan kayu yang cocok sebagai umpan bahan baku proses AD.

Fasilitas itu terdiri atas 2 autoklaf, peralatan ayakan dan pemisahan, fasilitas AD dilengkapi dengan tangki buffer dan simpan hasil dari bak-cerna, fasilitas pengurangan air, dan fasilitas CHP (Combined Heat and Power) / pembangkit listrik dan panas. Dua autoklaf dioperasikan paralel, masing-masing berisi 10 ton sampah/catu pada suhu 160 oC selama 45 menit pada tekanan 7 bar. Setelah dikenai autoclaving, fluff disaring untuk memisahkan fraksi organik dan an-organik, logam, gelas, dll, sedangkan fraksi organik dikirim ke fasilitas AD guna memproduksi biogas dan pupuk.

Sampah kota dan industri sebanyak 75.000 ton/th dapat dikelola 4 kali lebih cepat menggunakan AD canggih dibandingkan sistem konvensional. Produksi biogas lebih banyak yang mampu memberikan listrik 3,2MW (+ panas 3,8MW), dan mengekspor 26.000MWh/th ke grid, beserta pupuk untuk perbaikan tanah. Panas dilewatkan boiler untuk menambah uap yang digunakan di autoklaf dan memberikan panas dalam tangki bak-cerna. Uap secara efektif dapat didaurkan ke dalam 2 autoklaf.

Sampah organik dan dapur dari supermarket secara simultan juga dapat diproses lebih cepat. Material tersaring setelah autoclaving seperti logam-logam, plastik, gelas, dan tekstil secara efektif dibersihkan dan disterilkan, sehingga memperbaiki kualitas material tersebut.

Perusahaan lain yang menggunakan teknologi autoclaving adalah Estech USA LLC, (P ~6bar, T ~160 oC)  dari AS. Selama proses autoclaving:

• 100% sampah disterilisasi
• Produk gelas diremuk menjadi kecil-kecil
• Produk plastik menciut berbentuk bola-bola, atau kisut saja
• Logam-logam dibersihkan, sebagian remuk
• Semua label copot/lepas
• Fiber biomassa dari sisa makanan, kertas, limbah tumbuhan, potongan/tatal kayu secara termomekanik menjadi mirip bubur
• Sampah sisa makanan  direduksi menjadi aneka fiber
• Bahan-bahan kimia rumahan dihidrolisis dan didetoksifikasi 

Sampah direduksi 80% (volum). Produk sisa yang sudah steril itu kering, tidak berbau, dan terpisah-pisah menjadi fiber, logam, plastik, dll (< 4% dari total), bebas patogen dan bahan lapuk lainnya yang biasa ditempati kutu dan lalat, sehingga ia dapat digunakan sebagai penutup TPA atau bahan pengisi material arsitektur. 

Fasilitas dengan nama dagang Fibercycle itu terdiri atas:

• Satu Lantai tempat bongkar sampah
• Satu area proses utama dengan 2 autoklaf uap beserta peralatan pra dan pasca autoclaving
• Gassifier dan generator listrik turbin gas, IGCC
• Fasilitas uji pengolahan air
• Peralatan isolasi dan segregasi bahan berbahaya
• Dan satu area pengiriman material daur ulang, satu area perkantoran, bengkel  pemeliharaan, dan satu ruang kontrol pusat.

Proses Fibrecycle dimulai dengan sampah (item yang besar disingkirkan) diumpankan ke conveyor yang menuju ke salah satu bejana autoklaf, dan didistribusi rata ke dalam bejana. Pintunya ditutup, disekat, lalu rotasi bejana dimulai.
Sambil bejana berotasi, uap dimasukkan dan tekanan dinaikkan hingga ~6 bar pada suhu ~165 oC (330 oF) selama 45 menit, dan isi bejana dikeringkan. Material yang sudah diproses menjadi steril dan kering yang bebas patogen, dan tidak berbau, kemudian dikeluarkan dan diterima oleh conveyor lain guna mengikuti proses pemilahan (sorting) yang mudah tanpa risiko bahaya bawaan sampah awal yang berbahaya (penyakit patogen, dll) bagi kesehatan dan keselamatan.

Sampah steril kemudian diumpankan ke saringan tromol, agar biomassa kering (sebagian besar fiber selulosa) terpisah. Selanjutnya, produk berharga (plastik dan logam-logam) diekstraksi / dipilah untuk didaur-ulang. Besi dan aluminium dengan mudah diekstraksi / dipilah menggunakan pemisah magnit dan eddy current. Pada model Fibercycle Eropa, gelas dipisahkan pula dan didaur-ulang.
Biomasa kering memiliki beberapa manfaat. Setelah melalui uji selama periode pengembangan sistem Mod-3, Estech (TM) menyimpulkan bahwa penggunaan terbaik biomassa kering itu adalah sebagai BB (bahan bakar) padat, sekaligus menyediakan sumber energi terbarukan dari sumber domestik.
Sistem Mod-3 standar itu termasuk IGCC tekan (Integrated Gasification Combined Cycle). Sistem ini menghasilkan 10MWe listrik secara sinambung, berdasarkan komposisi sampah AS yang terdiri atas 9MWe untuk dijual, 1MWe untuk kebutuhan operasi fasilitas, dan sebagai sumber uap untuk proses autoklaf. Teknologi untuk berbagai kapasitas tersedia untuk berbagai kapasitas sistem Mod-3, misalnya MOD-3 MSW, MOD-4 AHP, dan MOD-5 THP.

Perusahaan C6 Technologies, Inc, (2013) sebagai lisensor teknologi Sampah Jadi Energi, melibatkan autoclaving dan Pirolisis yang dikhususkan untuk kantong hitam dan limbah umum seperti sampah kota (MSW), sampah industri dan komersial, rumah sakit, kayu, tempat jagal, beracun / nuklir, pertanian dan binatang, air/lumpur/minyak kotor, dan ban. Perusahaan ini telah melakukan perjanjian dengan perusahaan GWE (Green Waste Energy Inc.) pengembang PLTSa AREC (Advanced Recycling and Energy Conversion) yang mengembangkan proyek di AS dan di tempat lain. 

Proses Autoclaving-nya memiliki fitur berikut:

• Sampah diproses secara batch/catu 29 ton.
  
• Uap jenuh bertekanan (160oC, P=5,2bar) untuk memasak sampah hingga 50 menit yang memberikan laju bunuh virus dan penyakit patogen lainnya sangat tinggi (bahan baku seperti limbah hutan dan lumpur berminyak tak perlu di autoclaving)
• Di bagian luar bejana tekan adalah statik; Drum sebelah dalam dapat berotasi balik/terus untuk menghomogenisasi material; rotasi balik kontinyu untuk pengeluaran material
• Pemuatan conveyor dapat dilakukan hingga kapasitas volum 70% selama 15 menit; Adanya fitur penerobosan mampu melakukan pemuatan dari belakang (menghindari jembatan dengan sistem alternatif); Adanya fitur pelintasan memberikan pemuatan hingga 4 autoklaf.
• Offtake conveyor volum tinggi dapat mengosongkan bejana dalam 10 menit
• Sekat pintu diproteksi oleh perpanjangan drum sebelah dalam yang masuk ke dalam pintu
• Pengadukan internal meniadakan langkah pra-remuk atau pembukaan kresek sampah sebelum pemuatan 
• Uap disimpan pada tekanan 17 bar guna menjamin tersedianya permintaan 
• Sistem didesain duplex guna menghemat energi operasional 40% 
• Unit disekat; tidak ada emisi atau bau 
• pompa kondenser dan pompa vakum relatif mampu mengeringkan pengeluaran fiber selulosa dan dapat didaur-ulang 

Fasilitas Konversi Energi dan Daur-ulang Maju C6 dapat menerapkan model operasi terpusat dan tidak terpusat, yaitu:

• Pusat Energi Terbarukan: untuk mengkonversi sampah ke energi terbarukan, semua peralatan dalam satu atap
• Cara lain, via Stasiun Transfer Sampah: yaitu alat untuk mengumpulkan, mensterilisasikan, dan mengeringkan sampah menggunakan autoklaf C6 dan pengering, yang mereduksi berat dan volum hingga 65%. Fiber selulosa steril kering kemudian ditranspor ke Pusat Energi Terbarukan, untuk dipirolisis dan digunakan untuk memproduksi energi terbarukan. Pendekatan ini menurunkan biaya transpor sampah dan meminimalkan risiko pemindahan sampah bio berbahaya. 

Selanjutnya Fiber selulosa digunakan sebagai umpan bahan bakar proses pirolisis.

Piroliser yang digunakan memiliki fitur sebagai berikut:

• Nilai Kalori gas sangat tinggi ~22Mj/m3
• Untuk sampah 1000 ton/hari menghasilkan listrik 50MWe
• Tidak ada serbuk terbawa dalam sistem bersih gas
• Tidak ada bagian2 bergerak yang bersuhu tinggi
• Tidak ada kebocoran gas
• Tidak ada karbon/arang (semua fraksi karbon dikonversi)
• Panas kadar rendah digunakan untuk memanaskan udara ke burner
• sisa gas buang dari piroliser memberikan panas ke sistem pra-kondisi
• Emisi gas amat rendah
• Pemurnian syngas lebih sederhana dan lebih murah dari pembersihan gas buang dari insinerasi 
• Keseluruhan sistem dapat dirakit-ulang untuk meminimalkan konstruksi. 

Lama konstruksi PLTSa menggunakan teknologi ini bervariasi dari 12 bulan (300 ton/hari) hingga 24 bulan (3.000 ton/hari).
 

Perusahaan Bioelektra Group SA (Warzawa, Polandia), juga memanfaatkan sampah kota tanpa pemilahan menjadi bahan bakar atau pupuk kompos, via autoclaving yang disebut dengan RotoSteril Technology dengan memperoleh fiber biomassa yang bebas bau, dan material lainnya seperti kaca / gelas, plastik, logam-logam, mineral, dll. Sisa hanya 4% dikirim ke TPA. Fasilitas dapat dibangun sangat dekat dengan sumber sampah. Teknologi autoclaving lebih murah (hanya setengah) dibanding gasifikasi plasma. Teknologi RotoSteril yang telah memenuhi standar Eropa menerapkan 5 langkah proses: (1) Penerimaan sampah [fraksi besar disingkirkan, lainnya diremuk agar homogen]; (2) sterilisasi dalam autoklaf [uap dimasukkan, T = 120-150 oC, P = 3 bar, waktu total 3jam]; (3) pengeluaran sampah [air menguap secara alami, material jadi kering dan mudah dipisahkan]; (4) proses pemilahan [dengan alat pengumpan, pemisah, ayakan, logam dipisah dengan magnit, pemisah eddy current untuk fraksi RDF, sortir optik untuk plastik dan gelas]; dan (5) fraksi hasil pilah didaur-ulang / dijual.
Untuk per 1 ton sampah yg diproses; Air untuk produksi uap (sirkit tertutup): 100dm3; Gas (LPG, LNG, Gas alam): untuk menghasilkan uap: 30dm3; Listrik yg diperlukan: 70kW; Air limbah: 30dm3; Panas yg diperlukan proses: 0,75GJ.

Hydrothermal (+ Pirolisis atau Gasifikasi)

Proses hydrothermal adalah proses yang mirip autoclaving, tetapi suhu dan tekanan uap yang digunakan lebih tinggi. Perusahaan dalam negeri  PT STI (Shinko Teknik Indonesia, dengan supervisi dari Jepang) sedang menjajagi untuk mengkonversi awal sampah menjadi fiber biomassa mirip bubur batubara muda, via proses hidrotermal (presto, P ~2,5MPa, >20bar; T ~220 oC, t: 45-60 menit, yang mudah kering, bila dijemur, kadar air dapat turun <10%). 
Proses ini harus dilanjutkan (misalnya + proses pirolisis untuk mendapat BB sintetik (bensin, minyak tanah, solar, DME/Dimetil Eter, dll) atau gasifikasi untuk mengubah batubara muda itu menjadi syngas murni sebagai bahan bakar turbin gas atau menjadi pupuk dan pakan ternak. Batubara muda itu juga dapat langsung dijadikan bahan bakar di boiler guna mendapatkan uap sebagai umpan turbin uap, pembakaran di pabrik semen, pabrik kertas, dll.
Fasilitas dengan kapasitas 25-100 ton/hari tersedia di Summarecon, BSD, Serpong, Tangsel, Banten, sebagai pilot project solusi sampah perkotaan.

Gasifikasi Plasma

Proses termal dan konversi (termasuk gasifikasi & gasifikasi plasma) adalah proses yang dapat dipilih untuk mengubah flocks atau fiber biomassa menjadi listrik dengan bantuan obor (torch) plasma sebagai sumber panas dan jumlah / kadar oksigen yang dimasukkan berada di bawah stoikhiometri guna mendapatkan syngas sebagai bahan bakar turbin gas. Flue gas panas dilewatkan boiler terlebih dahulu sebelum dibuang via cerobong ke lingkungan guna mendapatkan uap yang digunakan untuk menggerakkan turbin uap. Proses ini sangat efisien, yang mendapatkan listrik dari dua turbin, turbin gas dan turbin uap, Gas buang yang masih panas masih dapat dimanfaatkan untuk mendapatkan air suling via proses distilasi multi efek.

Gas Plasma Plazarium (mobil)

Perusahaan Rusia, Plazarium, mengenakan proses termal gasifikasi plasma terhadap semua jenis bahan baku sampah tanpa sortir seperti sampah kertas, karet, plastik, tekstil dan sepatu, limbah rumah sakit, limbah pertanian, perkebunan, limbah TPA, limbah kilang minyak & industri kimia, limbah kemasan / tetrapack. Teknologi itu siap melahap limbah plastik Indonesia yang tertebar dimana-mana termasuk di sungai dan di laut. Seperti diketahui, Indonesia membuang plastik ~187,3juta ton, sementara baru ~9 juta ton per tahun dapat dikonversi menjadi listrik. Nilai panas plastik cukup tinggi sekitar 22-41,8MJ/kg (lebih tinggi dari batubara bituminus ~26MJ/kg).

Gasifkasi plasma akan menghasilkan listrik sekitar 50 MW untuk umpan 1000 ton sampah per hari yang dihasilkan oleh 2 turbin, yaitu turbin gas (via syngas) dan turbin uap (gas buang yang masih panas).

Obor plasma yang digunakan adalah uap air sebagai komponen media pembentuk plasma. Ada 2 Fasilitas yang disediakan, mudah bergerak (dapat dipindah-pindah untuk kapasitas kecil, ~100 tonsampah/hari) dan tetap (tidak bergerak, untuk kapasitas besar ~1000 ton/hari). Semua suku-cadang fasilitas itu disiapkan untuk pelanggan, terutama obor plasma.

Aliran Proses MAGS

Penggunaan teknologi gasifikasi otomatis untuk skala kecil (1 ton/hari) yang cocok ditempatkan di kapal, rumah sakit, komunitas terisolasi, kamping, mal, warung, hotel, bengkel, universitas, industri rumahan, dll telah dikembangkan oleh Terragon MAGS, angkatan Laut Kanada (Montreal). Sampah apa saja seperti sampah kota (kertas, plastik, sisa makanan, tekstill, kayu, dll), sampah rumah sakit / farmasi, obat-obat terlarang, limbah berbahaya, lumpur / endapan got, lumpur minyak, solven, aneka limbah lainnya yang dapat terbakar dapat digunakan sebagai bahan bakar. teknologi MAGS (Micro Auto Gasification System) memanfaatkan proses gasifikasi otomatis yang dipatenkan dengan nama teknologi 'Terragon' untuk memecah hidrokarbon secara termal dengan oksigen minim dalam limbah dan mengecilkan volumnya menjadi bioarang dan syngas (energi). Ia memproduksi panas pahang (air panas) 2.400kWh/hari.

Alat ini mudah dioperasikan, otomatis, aman, tanpa peremukan, kompaksi atau perlakuan awal. Sampah dapat direduksi hingga 95%. Gas buang sesuai dengan peraturan lingkungan, darat, dan laut. MAGS V8 (versi terbaru): bobot 4,4ton; P=2,8m, L=1,8m, T=2m; T operasi gasifier 650oC; T operasi di ruang pembakaran 1.100oC; konsumsi listrik 22kW, 440VAC, 50/60Hz; konsumsi BB minyak ringan, solar, gas alam; untuk penyalaan awal selama 2-3jam/hari: 11liter/jam; NaOH 10% (1,5liter/jam) (untuk mencuci gas buang yang bersifat asam). Emisi: Gas 200cfm, 50oC; air 3-8,5liter/j; bioarang ~5% volum sampah; bising <75decibel; Suhu muka sistem <45oC. BB syngas menjadi BB utama sehingga mampu meminimalkan  BB yang digunakan sebagai penyalaan awal.

Sampah jadi BB sintetik (bensin, solar, dll)

Perusahaan Green Power, Inc., (Washington, AS) menyediakan Fasilitas operasional yang mudah dipindah-pindah (mobil). Di sisi lain, ia mengubah 100 ton sampah/hari via autoklaf menjadi 12.000 galon BB sintetik per hari (bensin, minyak tanah, solar, dan minyak BB) menggunakan fasilitas modular dan biaya murah. TPA yang sudah ada dapat direvitalisasi untuk mendapatkan BB sintetik tsb yang ramah lingkungan, sehingga akan mengurangi impor solar fosil. Proses itu menggunakan teknologi CDP (Catalyst Pressure less Depolymerisation) menggunakan katalis khusus dan reaktor tekanan rendah. Gas Dioxin dan Furans tidak terjadi, solar yang diperoleh memiliki nilai cetane 56, tidak menghasilkan limbah, TPA tidak diperlukan lagi, sekaligus menciptakan lapangan kerja baru. Beberapa pengusaha minyak fosil menghadang teknologi ini.

Proses autoklaf mensterilkan sampah masuk, menghilangkan bau, dengan uap 300 oF, diaduk, dan dirotasi. Material yang telah disterilkan diumpankan ke conveyor, melewati saringan tromol, sehingga dapat memilah bahan untuk biogas, fiber/flocks, kaca, dan logam. Bahan inert itu dipilah via perangkat magnit dan eddy current. Proses ini mampu untuk melayani semua jenis sampah, misalnya sampah pemukiman, bisnis, industri, sampah kota, dan sampah binatang, dan memenuhi peraturan emisi EPA. Setelah metal dan keramik dipilah, maka material baru ini diumpankan ke Proses CDP, agar dapat diubah ke BB solar sintetik hanya dalam waktu 3 menit. Cairan katalis memecah ikatan karbon dalam molekul biomassa menjadi molekul solar dan melepas gas hidrogen (sebagai BB turbin gas), kemudian hasil rengkahan diumpankan ke alat distilasi, sehingga air dan solar terpisah dan terkondensasi. Produk solar mentah dimurnikan (pH diatur, asam dibuang).

• Limbah industri 3 kg menghasilkan solar 1 kg
• Hasil proses CDP ~90%
• Kira-kira 10% produk solar digunakan untuk BB pembangkit (listrik dan panas)
• Efisiensi total: kira-kira 80%.  

Kerjasama pemanfaatan teknologi ini dengan beberapa negara termasuk Indonesia pernah dilakukan.

Langsung Pirolisis + Rengkah + Distilasi

Daerah ujung Timur Indonesia seperti Papua sebenarnya berpotensi memiliki sumber bensin dan minyak tanah terbarukan. Pembuatan bensin dari sampah tanaman (biomassa) seperti tandan sawit, ranting, cabang kayu hutan produksi, batang padi, limbah sagu, bagas (ampas tebu), sampah pasar, dll dapat dilakukan. TK-UGM telah membuktikan hal itu. Riset untuk aplikasi industri sedang disempurnakan. Perkiraan 9,8 juta ton minyak atau 235.000 barrel per hari (sekitar 20% kebutuhan nasional) dapat dipanen dari 98juta ton biomassa per tahun. Mula pertama biomassa dikenai proses pirolisis sehingga menjadi gas, cair, dan padat / arang minim oksigen pada suhu 500-an oC. Cairan diambil untuk dikenai proses rengkah pada suhu 700 oC dengan melibatkan zeolit sebagai katalis, kemudian dilanjutkan dengan proses distilasi guna memisahkan bensin dan minyak tanah.  Usulan Dana Pemerintah Rp.800 miliar per tahun (yang semula untuk biaya distribusi BBM di Indonesia Timur) cukup banget untuk membuat pabrik proses pengolahan bensin dan solar dari limbah tanaman atau sampah pasar di Papua dan daerah lain untuk masuk ke skala industri, sekaligus memproduksi BBM sintetik lokal di Papua (Indonesia Timur) tanpa kiriman BBM lagi dari provinsi lain.

TOSS (Tempat Olah Sampah Setempat)

TOSS ini adalah konsep Listrik Kerakyatan (LK) gagasan STT-PLN dengan menerapkan Tripple Helix, mengutamakan keselarasan ABG (Academic-Business-Government) sebagai tema sentral penerapan Tri Darma PT. Skala kecil sudah diuji-coba di Kel. Pondok Kopi, Duri Kosambi, dan diimplementasikan di Klungkung, Bali. Masyarakat jadi pemilik sekaligus pengelola PLTSa dengan memanfaatkan sampah domestik. Sampah tanpa pilah dipeuyeumisasi jadi bahan bakar briket/pelet (kalori 3400kcal/kg) (untuk kompor /pembangkit listrik sendiri), dijual, diubah jadi produk lain, atau pupuk dengan peralatan buatan DN. Pengembangannya bisa dilakukan oleh Pemda dan UMKM setempat secara gotong-royong. Biaya investasi Rp.600-700juta dengan kapasitas sampah 3 ton/hari, menghasilkan listrik 30 kW atau 600kWh/hari, atau 1 ton briket/hari, setara 120 liter BBM/hari. Pendapatan diperoleh dari jasa olah sampah, penjualan briket, penjualan sampah berharga seperti botol plastik, dan penjualan listrik ke PLN di bawah BPP sesuai Permen ESDM no.50 th 2017. Modal 50% dan fasilitas bunga kredit 7%, UMKM masih dapat IRR >15%, PP 4 tahun.

Bila seluruh desa (70 ribu) membangun satu unit LK untuk 3 ton sampah/hari, maka 210ribu ton sampah/hari dikonversi jadi energi, dan setiap tahun 5juta ton BBM dapat dihemat atau minimal 1,4GW PLTSa dapat dibangun. Cara pelaksanaannya:

• sampah tanpa pilah dimasukkan bak bambu 2mx1mx1m, botol plastik dan sampah berharga lainnya dipungut untuk dijual
• Sampah dalam bambu disiram ragi/bioaktivator ("ATOSS", karya Sonny S) agar terjadi proses peuyeumisasi. Sampah terus ditambahkan lapis demi lapis dengan proses yang sama hingga bak penuh sekitar 1 ton sampah, tutup dengan terpal plastik.
• Setelah 1 hari bakteri ATOSS bekerja, sampah menjadi panas, upayakan suhu tidak lebih 60 oC agar bakteri tidak mati
•  Bau sampah hilang setelah 3 hari, biarkan hingga 10 hari. Perlu 10 bak bambu dengan volum 1 -3 ton/hari
• Setelah kering sampah menyusut 1/3-nya, peuyeum sampah siap dicacah lalu dicetak jadi briket/pelet
• Briket/pelet ditampung dalam keranjang siap digunakan sebagai bahan bakar dalam kompor atau pembangkit listrik (via gasifikasi).

Sampah dimusnahkan saja (tidak diubah jadi energi)

Setelah melalui proses kelola sampah di TPS secara 3R, maka residu sampah diproses lanjut menggunakan teknologi Sintawaka (yang disebut "3R+Sintawaka"). SINTAWAKA adalah salah satu alternatif mesin pemusnah sampah organik dan an-organik (termasuk limbah rumah sakit) (kecuali kaca, logam, beton, keramik, dll tetap utuh tidak terproses) menggunakan teknologi ionisasi udara secara magnetik buatan Jepang, dikembangkan oleh CV Indowash, Bandung.

Proses dekomposisi mencapai suhu 350 oC, dan suhu luar tetap terjaga rendah, sehingga dapat disentuh dari luar. Hasil akhir dekomposisi sampah berupa abu. Volume sampah turun menjadi 1/300 dari volume awal, tanpa bahan bakar fosil/gas. Ia menggunakan listrik hanya 2000W (untuk blower, agitation motor, heater system, vortex blower); Blower berguna untuk tarik asap ke Metal Mesh Filter), tar tersaring, lalu asap mengalir ke Aqua Bluster / water scrubber sebagai penyaringan akhir, selanjutnya dilepas ke lingkungan). Sintawaka cocok diletakkan di area pemukiman, kawasan industri, apartemen, mal, hotel, rumah sakit (kecuali jarum suntik), dll. tanpa mengangkut sampah ke TPA. Kadar air sampah disarankan sekitar 15-30% (pada hal kadar air sampah Indonesia sekitar 65%), dan ukuran sampah sekitar 5 cm. Jadi perlu shredder atau crusher. Uji-coba sudah dilakukan di Kutim (Kutai Timur). Satu ton sampah menyisakan abu 3 kg, dan cairan dari water scrubber sebagai campuran pupuk. Penerimaan dana: Iuran warga (47%), penjualan sampah ekonomis (37%), dan penjualan pupuk (16%). pengeluaran: gaji pegawai (59%), biaya BBM (10%), biaya umum (16%), dan biaya perawatan mesin (15%)..

Sampah Plastik jadi Campuran Aspal

Di samping sampah menjadi energi, Pemerintah (Deputi SDM, Iptek Budaya Maritim, Kemenko Kemaritiman) merumuskan regulasi (Perpres) yang mewajibkan kapal nelayan dan wisata mengelola sampah dengan membawa tempat sampah di dalam kapalnya khususnya sampah plastik (80% berasal dari daratan) untuk dibawa pulang ke darat, dan tidak dibuang ke laut. Indonesia harus mengurangi sampah plastik 70% sebelum tahun 2025. Pemkot dan Pemkab harus mengendalikan sampah di darat agar tidak dibuang ke sungai yang akhirnya masuk ke laut. 

Sampah plastik tersebut distudi untuk diubah menjadi campuran aspal konstruksi jalan di Universitas Udayana, Bali. Hal itu meniru India yang mendaur-ulang sampah plastik menjadi plastic tar road, atau jalan raya plastik, setelah tim Kemenko Kemaritiman mengunjungi penemunya Prof. (Kimia) Rajagopalan Vasudevan dari TCE (Thiagarajar College of Engineering), Madurai, India Maret 2017. Tahun 2006, TCE menerima paten atas plastic tar road technology dengan komposisi setiap 1 kg batu (agregat), perlu 50 gram bitumen dan 5 gram limbah plastik (90% aspal, 10% serbuk plastik). Bahan plastik mula-mula dicabik-cabik kecil hingga ukuran tertentu menggunakan mesin cabik. Agregat (pasir krikil, dll) dipanaskan pada suhu 165 oC, lalu dipindahkan ke wadah campur, sedangkan bitumen dipanaskan 160 oC. Cabikan limbah plastik ditambahkan ke agregat yang segera menyelimuti agregat dalam 30-60 detik yang terlihat berminyak. Campuran agregat-plastik dicampur dengan bitumen panas ditaburkan ke jalan, suhu jalan 110-120 oC  yang lalu diinjak oleh roller berkapasitas 8 ton.

Di sisi lain, Pemkot Bekasi, Jabar, mendorong pelaku UMKM (Usaha Mikro, Kecil, dan Menengah) pengolah sampah plastik untuk mengubah plastik menjadi aspal berbahan baku plastik sebagai peluang pasar baru. Lokasi penghasil sampah plastik berada di TPST Bantargebang (Pemprov DKI Jakarta) dan TPA Sumur Batu (Pemkot Bekasi). Penambahan bijih plastik ke dalam aspal meningkatkan sifat lengket aspal dan menekan biaya produksi dan pengerjaan jalan umum. Hal itu telah diverifikasi oleh Balitbang kemen PUPR, stabilitasnya meningkat 40%, 2x lebih kuat, tahan gempuran air, umur ekonomi aspal naik menjadi 60 tahun, dan tanpa perawatan apapun. Akan tetapi, harga aspal naik 2% dibandingkan aspal konvensional (tambah harga plastik), karena kualitasnya meningkat. Setiap 1km jalan dengan lebar 7m, perlu campuran limbah plastik sekitar 2,5-5 ton, sehingga limbah plastik dapat menyumbang kebutuhan jalan di Indonesia sepanjang 190.000 km. Jumlah sampah plastik diprediksi sekitar 9,52juta (2019) atau 14% dari total sampah yang ada.

Disusun oleh Fathurrachman Fagi. WA 0812 1088 1386; ffagi@yahoo.com

___________________________________________________________
Bagi anda yang meng-copy & paste tulisan ini di blog anda,
Cobalah ikhlas menyebutkan link sumbernya
http://energibarudanterbarukan.blogspot.co.id/2016/10/sampah-menjadi-energi-wte.html