## PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SAMPAH ORGANIK ZERO WASTE DI KABUPATEN TEGAL (STUDI KASUS DI TPA PENUJAH KABUPATEN TEGAL)
Abdul Muiz Liddinillah Sanfiyan, Yuri Ardiansyah Amin dan Eka Maulana Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Pancasila Jakarta
E-mail: muizankle@gmail.com
Abstrak-- Permasalahan  sistem  pengolahan  sampah  yang  ada  di  Kabupaten  Tegal  adalah  masih menggunakan  sistem  Open  Dumping.  Berdasarkan  data  yang  diperoleh  dari  Badan  Pusat  Statistik (BPS)  Kabupaten  Tegal  pada  tahun  2016,  komposisi  sampah  organik  adalah  yang  terbesar  kedua setelah sampah plastik dan sangat berpotensi mengalami penambahan setiap tahunnya. Tujuan dari penelitian  ini  adalah  untuk  membuat  perancangan  pembangkit  listrik  tenaga  sampah  organik  zero waste di Kabupaten Tegal, dengan studi kasus di Tempat Pembuangan Akhir (TPA) sampah Penujah. Objek dalam penelitian ini adalah sistem pengolahan sampah organik yang ada di Kabupaten Tegal dengan menggunakan sistem  pengolahan sampah  zero waste.  Sistem pengolahan sampah organik zero  waste  adalah  sistem  pengolahan  sampah  yang  tidak  menghasilkan  sampah  kembali.  Jadi, diharapkan jumlah sampah organik akan berkurang secara bertahap. Sampah organik dapat dirubah menjadi biogas melalui proses fermentasi yang dibantu oleh bakteri secara anaerob di dalam reaktor biodigester. Biogas tersebut ditampung di dalam tempat penampungan untuk kemudian didistribusikan ke  dalam  genset  biogas  sebagai  bahan  bakar  pembangkit  listrik.  Sisa  pengolahan  biogas  dapat dirubah menjadi pupuk cair dan pupuk kompos yang bernilai ekonomis.
Kata kunci: Pembangkit Listrik Tenaga Sampah, Sistem pengolahan sampah zero waste, Pengolahan sampah organik di Kabupaten Tegal
Abstract --The processing  system  problems  the  garbage  in  district  tegal  that  still  use  the  system  of open  dumping.  Based  on the  data  obtained from  central  statistics  agency  kabupaten  tegal  in  2016, organic  garbage  composition  was  the  greatest  second  only  to  plastic  garbage  and  potential experienced  an  increase  every  year.  The  purpose  of  this  research  is  to  make  design  power  plant organic garbage zero waste in kabupaten tegal. Object in this research was dump management system organic that is in kabupaten tegal by using dump management system zero waste. Dump management system organic zero waste is a system processing trash create waste back .So , expected the amount of trash organic will diminish gradually. Organic waste can be turned into a biogas through the process of  fermentation  aided  by  the  bacteria  in  anaerobic  in  biodigester  in  the  reactor.  The  biogas accommodated in a place of shelter for later distributed into biogas generator as fuel power plants. The rest of the processing of biogas can be turned into a liquid fertilizers and manure compost economically valuable.
Keywords: power  stations  trash,  the  processing  system  samapah  zero  waste,  organic  dump  in kabupaten tegal

## 1.  PENDAHULUAN
Kabupaten Tegal (Badan Pusat Statistik
Kabupaten  Tegal,  2017)  adalah  salah  satu Kabupaten  yang  ada  di  Jawa  Tengah  dengan jumlah  penduduk  pada  tahun  2016  sebanyak 1.429.386  jiwa,  menurut  BPS  Kabupaten  Tegal. Sedangkan  jumlah  produksi  sampah  perhari menurut  data  dari  BPS  Kabupaten  Tegal  adalah sebanyak  458  m3  setiap  harinya.  Pengolahan sampah  eksisting  yang  ada  di  Kabupaten  Tegal yaitu  menggunakan  sistem  open  dumping. Keuntungan  utama  dari  sistem  ini  adalah  murah dan  sederhana.  Dari  dua  keuntungan  tersebut, mengakibatkan banyak kerugian yang didapat dari sistem  ini,  dimulai  dari  tanah  untuk  menimbun banyaknya  sampah  yang  diproduksi  masyarakat setiap  harinya  hingga  potensi  bakteri,  virus penyakit,  gas  yang  mudah  meledak  yang
dihasilkan  dari  penumpukan  sampah  selama bertahun-tahun  tanpa  ada  tindak  lanjut  lebih  dari sampah tersebut.
Gambar 1. Data Produksi Sampah
Sistem pengolahan sampah open dumping adalah sistem  pengolahan  sampah  yang  paling  buruk,
989.8
960.09 458
194.38 251.42 289.89 0 1000 2000 2014 2015 2016 Data Produksi dan Volume Sampah
Terangkut Per Hari Di Kabupaten Tegal Tahun 2014-2016 (m 3 )
Perkiraan Produksi Sampah Volume Sampah Terangkut
karena  pada  prinsipnya  sistem  ini  adalah, membuang sampah, ditimbun dengan tanah yang didapat  dari  bukit-bukit  yang  berada  di  TPA,  dan tidak ada  tindak lanjut  dari  sampah tersebut.  Jika hal  ini  terus  dibirkan,  lambat  laun  sampah  yang akan  semakin  banyak  tidak  akan  mampu  lagi  di tampung di TPA. Maka, diperlukan sebuah sistem pengolahan  sampah  dengan  konsep  zero  waste. sistem  pengolahan  sampah  dengan  konsep  zero waste  adalah  sistem  pengolahan  sampah  yang tidak menghasilkan sampah kembali  disaat  ouput hasil  pengolahan  tersebut.  Sehingga  jumlah volume sampah organik akan semakin berkurang.

## Gambar 2. Komposisi Produksi Sampah
Data di atas (Badan Pusat Statistik Kabupaten Tegal, 2017) adalah komposisi sampah yang ada di Kabupaten Tegal pada tahun 2016. Berdasarkan data  di  atas,  jumlah  sampah  organik  menjadi terbesar  kedua  setelah  plastik,  hal  ini  tentu  saja menjadi  besarnya  peluang  sampah  organik sebagai sumber tenaga listrik di Kabupaten Tegal. Sebaliknya,  jika  sampah  tersebut  tidak  diolah dengan  baik  menggunakan  konsep  zero  waste maka akan membuat semakin lama sampah yang diproduksi  tidak  akan  mampu  ditampung  di  TPA Sampah Penujah, Kabupaten Tegal. Pembangunan PLTSa Organik di Kabupaten Tegal mengacu pada Pasal 4 Undang-Undang Nomor 18 Tahun  2008  tentang  Pengelolaan  Sampah sebagaimana diamanatkan dalam rangka mengubah  sampah  sebagai  sumber  energi  dan meningkatkan kualitas lingkungan, Undang- undang  Nomor  30  Tahun  2007  tentang  Energi, dengan  pembuatan  PLTSa  mengacu  pada  kota- kota  yang  berkonsep  pada  Peraturan  Presiden Nomor  18  tahun  2016  tentang  Percepatan Pembangunan Pembangkit Listrik Berbasis Sampah di Provinsi DKI Jakarta, Kota Tangerang, Kota  Bandung,  Kota  Semarang,  Kota  Surakarta, Kota Surabaya dan Kota Makassar. Teknologi yang telah ada untuk proses pengolahan sampah organik menjadi listrik dengan konsep zero waste  adalah  dengan  mengubahnya  menjadi biogas  melalui  proses  anaerobic  digestion  untuk kemudian digunakan sebagai bahan bakar genset biogas sebagai pembangkit listrik utama.
Anaerobic  digestion  merupakan  suatu  proses pengolahan  biologis  yang  mengembalikan  nilai produk,  energi  dan  nutrisi,  dari  sampah  organik menjadi  bentuk  yang  dapat  digunakan.  Proses anaerobic  digestion  menghasilkan  output  energi yang  bersih  dan  memproduksi  residual  biologis yang  lebih  sedikit  dibandingkan  dengan  proses pengolahan  aerobic.  Prinsip  pengolahan  pada biodigester  adalah  dengan  membusukan  sampah organik menggunakan bakteri anaerob pada suhu pembentukan  mesophilic  (30 o C-40 o C)  dengan suhu optimal adalah pada 37 o C. Proses pembusukan (retention time) berkisar antara 4-14 hari.  Hasil  dari  proses  pembusukan  tersebut berupa gas (CH 4 , CO 2 , H 2 S) serta padatan (slurry) yang dapat digunakan sebagai kompos.

## 2. METODOLOGI
Pahl dan Beitz (Pahl and Beitz, 1988) mengusulkan cara  merancang  produk  sebagaimana  yang dijelaskan dalam bukunya; Engineering Desaign: A Systematic  Approach.  Cara  merancang  Pahl  dan Beitz tersebut terdiri dari 4 kegiatan atau fase, yang masing-masing  terdiri  dari  beberapa  langkah.
Keempat fase tersebut adalah:
1.  Perencanaan dan penjelasan tugas
2.  Perancangan konsep produk
3.  Perancangan  bentuk  produk  ( embodiment design )
4.  Perancangan detail
Gambar 3. Diagram Alir Pahl and Beitz
15% 2% 7% 1% 47% 1% 3% 22% 2% Presentase Produksi Sampah Kabupaten Tegal 2016
Kertas Kayu Kain Karet/Kulit Plastik Metal/Logam Gelas/Kaca Organik

## 2.1 Perencanaan dan Penjelasan Tugas
Tugas  fase  ini  adalah(Pahl  and  Beitz,  1988) menyusun  spesifikasi  produk  yang  mempunyai fungsi  khusus  dan  karakteristik  tertentu  yang memenuhi  kebutuhan  masyarakat.  Produk  ini dengan  fungsi  khusus  dan  karakteristik  tertentu tersebut  merupakan  olahan  hasil  survei  bagian pemasaran atau atas permintaan segmen masyarakat. Fase pertama tersebut perlu diadakan untuk  menjelaskan  secara  lebih  detail  sebelum produk tersebut dikembangkan lebih lanjut.
Pada  fase  ini  dikumpulkan  semua  informasi tentang semua persyaratan atau requirement yang harus  dipenuhi  oleh  produk  dan  kendala-kendala yang  merupakan  batas-batas  untuk  produk.  Hasil fase  ini  adalah  spesifikasi  produk  yang  dimuat dalam  suatu  daftar  persyartan  teknis.  Fase perencanaan produk tersebut baru dapat memberikan  hasil  yang  baik,  jika  fase  tersebut memperhatikan kondisi pasar,
keadaan perusahaan dan ekonomi negara. Pada perencanaan  proyek  dibuat  jadwal  kegiatan  dan waktu penyelesaian setiap kegiatan dalam proses perancangan.

## 2.2 Perancangan Konsep Produk
Berdasarkan spesifikasi produk hasil fase pertama, dicarilah  beberapa  konsep  produk  yang  dapat memenuhi persyaratan-persyaratan dalam spesifikasi  tersebut.  Konsep  produk  tersebut merupakan solusi dari masalah perancangan yang harus  dipecahkan.  Beberapa  alternativ  konsep produk dapat ditemukan. Konsep produk biasanya berupa  gambar  skets  atau  gambar  skema  yang sederhana, tetapi telah memuat semua.
Beberapa  alternatif  konsep  produk  kemudian dikembangkan lebih lanjut dan setelah dievaluasi. Evaluasi  tersebut  haruslah  dilakukan  beberapa kriteria  khusus  seperti  kriteria  teknis,  kriteria ekonomis dan lain-lain. Konsep produk yang tidak memenuhi persyaratan-persyaratan dalam spesifikasi produk, tidak diproses lagi dalam fase- fase berikutnya, sedangkan dari beberapa konsep produk yang memenuhi kriteria dapat dipilih solusi yang terbaik. Mungkin terjadi, ditemukan beberapa konsep  produk  terbaik  yang  dikembangkan  lebih lanjut pada fase-fase berikutnya.
Dari  diagaram  alir  cara  merancang  Pahl  dan Beitz  dapat  dilihat  bahwa  fase  perancangan konsep produk terdiri dari beberapa langkah.

## 2.3 Perancangan Bentuk
Dari  diagram  alir  cara  merancang  Pahl  dan  Beitz dapat  dilihat  bahwa  fase  perancangan  bentuk terdiri dari beberapa langkah, yang jumlahnya lebih banyak  dari  jumlah  langkah-langkah  pada  fase perancangan konsep produk.
Pada  fase  perancangan  bentuk  ini,  konsep produk “diberi bentuk”, yaitu komponen-komponen konsep  produk  yang  dalam  gambar  skema  atau gambar skets masih berupa garis atau batang saja,
kini harus diberi bentuk, sedemikian rupa sehingga komponen-komponen  tersebut  secara  bersama menyusun  bentuk  produk,  yang  dalam  geraknya tidak  saling  bertabrakan  sehingga  produk  dapat melakukan fungsinya. Konsep produk yang sudah digambarkan  pada  preliminary  layout,  sehingga dapat diperoleh beberapa preliminary layout.
Preliminary  layout  masih  dikembangkan  lagi menjadi  layout  yang  lebih  baik  lagi  dengan meniadakan kekurangan dan kelemahan yang ada dan  sebagainya.  Kemudian  dilakukan  evaluasi terhadap beberapa preliminary layout  yang sudah dikembangkan  lebih  lanjut  berdasarkan  kriteria teknis,kriteria  ekonomis  dan  lain-lain  yang  lebih ketat untuk memperoleh layout  yang terbaik yang disebut  definitive  layout.  Definitive  layout  telah dicek  dari  segi  kemampuan  melakukan  fungsi produk, kekuatan, kelayakan finansial dan lain-lain.

## 2.4 Perancangan Detail
Pada  fase  perancangan  detail,  maka  susunan komponen  produk,  bentuk,  dimensi,  kehalusan permukaan, material dari setiap komponen produk ditetapkan.  Demikian  juga  kemungkianan  cara pembuatan  setiap  produk  sudah  dijajagi  dan perkiraan biaya sudah dihitung. Hasil akhir fase ini adalah gambar rancangan lengkap dan spesifikasi produk  untuk  pembuatan;  kedua  hal  tersebut disebut dokumen untuk pembuatan produk.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Perencanaan dan Penjelasan Tugas
Tempat  dilaksanakan  penelitian  ini  adalah  di Kabupaten Tegal, Provinsi Jawa Tengah. Tepatnya adalah di TPA Sampah Desa Penujah, Kecamatan Kedungbanteng,  Kabupaten  Tegal.  Gambar  di bawah ini adalah lokasi dari TPA Sampah yang ada di  Kabupaten  Tegal.  Letaknya  ada  di  Desa Penujah,  Kecamatan  Kedungbateng,  Kabupaten Tegal. Terlihat pada gambar, bahwa TPA Penujah sudah  semakin  gersang  dan  semakin  meluas, memakan bukit-bukit yang ada di sekitarnya untuk melakukan  sistem  pengolahan  sampah  dengan sistem “ open dumping ”.
Gambar 4. Denah TPA Penujah
Berikut ini  adalah penjelasan kekurangan dan kelebihan  pengolahan  sampah  dengan  sistem open dumping .
Tabel 1. Kelebihan Open Dumping No Kelebihan
1. Teknis Operasional lebih mudah
2. Petugas pelaksana di lapangan relatif sedikit
3. Biaya operasional dan maintenance yang lebih murah
Tabel 2. Kekurangan Open Dumping
No Kekurangan
1. Terjadinya pencemaran udara oleh gas, bau dan debu dari sampah.
2. Pencemaran air tanah yang disebabkan oleh air lindi dari sampah yang meresap ke dalam tanah
3. Meningkatkan resiko meledak dan terbakar, karena CH 4 yang dihasilkan sampah terkubur
4. Menjadi sumber penyakit (bakteri, virus, tikus dan lalat)
5. Rusaknya bukit dan berkurangnya ruang terbuka hijau yang digunakan untuk menimbun sampah
6. Rusaknya habitat dan ekosistem satwa yang ada di wilayah perbukitan tersebut
7. Mengurangi tingkat estetika lingkungan
8. Lahan tidak dapat digunakan kembali
Hal  tersebut  tentu  saja  tidak  sesuai  dengan Pasal  5  Undang-Undang  Nomor  18  Tahun  2008 tentang  Pengelolaan  Sampah.  Untuk  itulah Pemerintah Daerah Kabupaten Tegal diharapkan segera memperbaiki sistem pengelolaan sampah yang ada di Kabupaten Tegal.

## 3.2 Perancangan Konsep Produk
1. Identifikasi Kebutuhan
Kebutuhan teknologi (Identifikasi) sebagai prasyarat  sebelum  pelaksanaan  pekerjaan  perlu dilaksanakan.  Prasyarat  teknologi  pengolahan sampah  organik  yang  dibutuhkan  seperti  pada tabel 3 di bawah ini.

## Tabel 3. Identifikasi Kebutuhan
No Pernyataan Kebutuhan Tingkat Kepentingan 1. Mampu Mengolah Sampah Organik dengan Proses Anaerobik Digestion 2. Pemasangan dan Instalasi yang Mudah
3. Perawatan dan Perbaikan yang mudah
4. Mudah Dipindahkan
5. Tahan Cuaca dan Bencana
2. Perancangan Konsep Produk
Setelah  menentukan  identifikasi  kebutuhan, berikut ini adalah tahap perancangan produk yang pertama  yaitu  menentukan  blok  fungsi,  pohon fungsi  dan  diagram  fungsi  yang  akan  digunakan dalam sistem pengolahan sampah berbasis zero
waste .
Gambar 5. Blok Fungsi
Gambar 6. Pohon Fungsi
Gambar 7. Diagram Fungsi
Berdasarkan  Diagram  Fungsi  di  atas  maka sistem,  teknologi  dan  Komponen  yang  dipakai sudah  ditentukan.  Langkah  selanjutnya  adalah menentukan jenis dan spek komponen yang akan digunakan, agar sesuai dengan identifikasi berikut ini  adalah Marphological  Chat untuk  sistem pembangkit  listrik  tenaga  sampah  organik berbasis zero waste di Kabupaten Tegal. Sesuai  dengan Marphological  Chat pada Gambar  4,  berikut  ini  adalah  hasil  perancangan produk yang telah dihasilkan:
1.  Varian  1  (1A-2A-3A-4A-5A-6A-7A),  Cara
Kerja: 1)  Alat pencampur secara manual
(digerakan  dengan  tenaga  manusia) digunakan  untuk  mencampur  sampah organik  cacah  dengan  air  dan  bakteri anaerob;
2)  Sampah  organic  cacah  yang  telah tercampur  dimasukan  ke  dalam  tangki digester  tipe  fixed  dome  (penutup  tangki tetap);
3)  Untuk  menjaga  agar  proses  tetap  pada suhu optimum pembusukan, maka dilakukan  pemanasan  pada  digester dengan menggunakan electric heater; 4)  Gas  yang  keluar  dari  hasil  pembusukan ditampung  di  dalam  tangki  besi  untuk kemudian  dibantu  oleh  pompa  type  T
dimasukkan ke dalam genset biogas non- silent  type untuk  menghasilkan  tenaga listrik; dan
5)  Adapun  padatan  yang  tersisa  akan ditampung  ke  dalam  tangki  yang  lain berbentuk corong/kerucut.
Tabel 4. Marphological Chat
Gambar 8. Varian 1 2.  Varian  2  (1B-2B-3A-4A-5A-6B-7B),  Cara Kerja:
1)  Alat pencampur secara otomatis (menggunakan  tenaga  listrik)  digunakan untuk mencampur sampah organik cacah dengan air dan bakteri anaerob; 2)  Sampah  organik  cacah  yang  telah tercampur  dimasukan  ke  dalam  tangki digester  tipe  floating  dome  (penutup tangki  dapat  bergerak  naik-turun  sesuai dengan tekanan gas di dalam tangki);
3)  Untuk  menjaga  agar  proses  tetap  pada suhu optimum pembusukan, maka dilakukan  pemanasan  pada  digester dengan menggunakan electric heater ;
4)  Gas  yang  keluar  dari  hasil  pembusukan ditampung  di  dalam  tangki  besi  untuk kemudian  dibantu  oleh  pompa  type  T
dimasukkan  ke  dalam  genset  biogas silent  type untuk  menghasilkan  tenaga listrik; dan 5)  Adapun  padatan  yang  tersisa  akan ditampung  ke  dalam  tangki  yang  lain berbentuk persegi/kotak.
Gambar 9. Varian 2 3.  Varian  3  (1B-2B-3B-4B-5B-6B-7B),  Cara Kerja : 1)  Alat pencampur secara otomatis (menggunakan  tenaga  listrik)  digunakan untuk mencampur sampah organik cacah dengan air dan bakteri anaerob.
2)  Sampah  organik  cacah  yang  telah tercampur  dimasukan  ke  dalam  tangki digester  tipe  floating  dome  (penutup tangki  dapat  bergerak  naik-turun  sesuai dengan tekanan gas di dalam tangki).
3)  Untuk  menjaga  agar  proses  tetap  pada suhu optimum pembusukan, maka dilakukan  pemanasan  pada  digester dengan  menggunakan heat  exchanger yang menggunakan panas gas buang dari incinerator .
4)  Gas  yang  keluar  dari  hasil  pembusukan ditampung  di  dalam  tangki  plastik  untuk kemudian  dibantu  oleh  pompa  type  I dimasukkan  ke  dalam  genset  biogas silent  type untuk  menghasilkan  tenaga listrik; dan 5)  Adapun  padatan  yang  tersisa  akan ditampung  ke  dalam  tangki  yang  lain berbentuk persegi/kotak.
Gambar 10. Varian 3 Pemilihan  desain  dengan  mempertimbangkan kriteria sebagai berikut:
1.  Kedap Udara
a.  Komponen kedap udara
b.  Penyambungan kedap udara
2.  Mudah dipasang
a.  Instalasi sederhana dan tidak rumit
b.  Bahan-bahan mudah ditemukan
3.  Mudah diperbaiki
a.  Mudah dalam perbaikan
b. Spare part mudah didapat 4.  Mudah dipindahkan a.  Mudah dilepaskan
b.  Mudah dipasangkan
5.  Tahan Bencana dan Cuaca
a.  Konstruksi kokoh
b.  Material kuat
Untuk  menentukan  konsep  yang  ditentukan (dipilih), maka sebelumnya harus membuat pohon keputusan desain, seperti di bawah ini:
Gambar 11. Pohon Keputusan Desain
Setelah  ditentukan  pohon  keputusan  desain yang sesuai dengan kebutuhan, maka akan dibuat keputusan desain yang dibuat seperti di bawah ini:
Tabel 5. Keputusan Desain NO KRITERIA BOBOT VARIAN 1 VARIAN 2 VARIAN 3 nilai bobot nilai Nilai bobot nilai nilai bobot nilai 1 Komponen Kedap Udara 0,15 4 0,6 4 0,6 4 0,6 2 Penyambung Kedap Udara 0,1 2 0,2 2 0,2 2 0,2 3 Instalasi Sederhana 0,1 4 0,4 3 0,3 3 0,3 4 Bahan Mudah Ditemukan 0,15 3 0,45 4 0,6 4 0,6 5 Mudah dalam Perbaikan 0,1 2 0,2 4 0,4 3 0,3 6 Spare part Mudah Didapat 0,1 4 0,4 3 0,3 3 0,3 7 Mudah Dilepaskan 0,1 4 0,4 3 0,3 3 0,3 8 Mudah Dipasangkan 0,1 4 0,4 3 0,3 3 0,3 9 Konstruksi Kokoh 0,05 2 0,1 4 0,2 3 0,15 10 Material Kuat 0,05 2 0,1 4 0,2 4 0,2 TOTAL 1 31 3,25 34 3,4 32 3,25
Level 1 Level 2
Berdasarkan  Keputusan  Desain  di  atas,  maka varian yang terpilih adalah varian nomor 2 dengan total  nilai  3,4.  Berikut  ini  adalah  cara  kerja  dan sketsa gambar varian nomor 2.

## Gambar 12. Varian Terpilih

## 3.3 Perancangan Bentuk
A.  Perhitungan  Potensi  Biogas  (McDonald, Tanya., Achari, Gopal., Abiola, 2008). Nilai  VS  diperoleh  dengan  membakar  sejumlah tertentu TS sampai kondisi abu, yang merupakan material yang tidak dapat diuapkan lagi. Dari hasil pengujian  diperoleh  nilai-nilai  konversi  limbah organik  menjadi  biogas  untuk  sampah  padat perkotaan  (MSW)  dengan  menjaga  kondisi  ideal seluruh parameter proses pembuatan biogas dari limbah organik, sebagaimana terlihat pada Tabel 6 di bawah.
Tabel 6. Pengujian Produski Biogas

## Sumber: Hasil pengujian oleh Tanya McDonald, Gopal Achari dan Abimbola Abiola
Jumlah  metan  yang  dihasilkan  berdasarkan jumlah  volatile  solid  (VS)  untuk  1  kg  campuran sampah organik adalah sebesar 60%(K. Muthupandi,  2007).  Jumlah  gas  metan  yang dihasilkan dalam suatu proses anaerobic digestion ini merupakan parameter yang berkaitan langsung dengan jumlah biometan yang dihasilkan dari proses pemurnian biogas. Secara lengkap  parameter  nilai  prosentase  rata-rata penyusutan  sampah  padat  organic  menjadi  TS, VS,  dan  produksi  biogas  serta  gas  metan  dapat dituliskan  kembali  dalam  bentuk  persamaan  3.1 dan 3.2 sebagai berikut:
Perhitungna jumlah TS, VS, Biogas
TS =  27,7% x Pso (1) VS =   74,1% x TS
Vb = 0,676 x VS
Perhitungan jumlah gas Metana: Vgm = 60% x Vb (2) Dengan Pso : Sampah organic (kg) TS : Total solid (kg) VS : Volatile solid (kg) Vb : Produksi/jumlah biogas (m 3 /kg VS) Vgm : Produksi/jumlah gas metana (m 3 )
Dengan  jumlah  potensi  sampah  pertahun sebesar  458  m 3 x  21,5%  =  98,47  m 3 /hari  atau setara 35.941,55 m 3 /tahun (berdasarkan Gambar 1)  sebagai  bahan  baku  biogas,  maka  dengan menggunakan  persamaan  1  dan  2  berturut  turut dapat diketahui nilai TS, VS, produksi biogas dan gas metan pertahun sebagai berikut: Food Waste (sampah  Organik)  memiliki  massa  jenis  sebesar 120-480  kg/m 3 (G.  Tchobanoglous,  H.  Theisen, 1993).  Maka  berat  produksi  sampah  yang dihasilkan adalah:
98,47 m 3 /hari x 300 kg/m 3 = 29.541 kg/hr = 29,541 ton/hr Total Solid (TS)
=   % TS x Pso
=   27,7% x 29.541 kg =   8.182,857 kg Volatile Solid (VS) =   % VS x TS =   74,1%x 8.182,857 kg
=   6.063,497 kg
Produksi Biogas (Vb)  =   0,676 x VS =   0,676 x 6.063,497 kg =   4.098,923 m 3 /kg VS
Gas Metan (Vgm) =   50% x Vb =   0,5 x 4.098,923 =   2.049,461 m 3 Berdasarkan hasil perhitungan dengan menggunakan  persamaan  1  dan  2  di  atas, diperoleh  perhitungan  jumlah  potensi  energi biogas  dan  gas  metan  pertahun  dari  sampah organik  TPA  Penujah  sebesar  4.098,923  m 3 /kg VS perhari dan 2.049,461 m 3 /hari. Sehingga akan menghasilkan  energi  listrik  yang  dihasilkan sebagai berikut (Sulistyo, 2010):
Diket.:V CH 4
= 2.049,461 m 3
H Metan  = 11,7 kWh/m 3 ᶯel = 40,44 % El = VCH4 x H metan x ᶯel (3) = 2.049,461 m 3 x 11,7 kWh/m 3 x 40,44% = 9.696,988 kWh
Sehingga daya yang dibangkitkan adalah: Pel = El kWh/24 h = 9.696,988 kWh/24 h = 404,041 kW = 0,404 mWeH
B.  Perhitungan Dimensi Biodigester
BRC  menjelaskan  Dimensi  Geometris  dari Biodigester cylindrical shape (BRC, no date):
Gambar 13. Dimensi Geometris Biodigester
Untuk stabilitas struktur dan kinerja  yang efisien, Biodigester  kubah  tetap  dinyatakan  dengan korelasi berikut:
Tabel 7 Korelasi Biodigester Kubah Tetap
Diket.: V = 98,47 m 3 /hari
= 98,47 m 3 /hari x 7 hari x 110%
(Potensi pertambahan sampah) = 758,219 m 3 /minggu
Dari korelasi dimensi geometri di atas, dihasilkan perhitungan di bawah ini:
D   = 1,3078 x V 1/3
= 1,308 x (758,219) 1/3 = 11,927 m V 1 = 0,0827 x D 3 = 0,0827 x (11,927) 3
= 140,321 m 3
V 2 = 0,05011 x D 3 = 0,05011 x (11,927) 3 = 85,019 m 3 V 3 = 0,3142 x D3 = 0,3142 x (11,927)3
= 533,089 m3 R1 = 0,725 x D
= 0,725 x 11,927
= 8,647 m
R2 = 1,0625 x D = 1,0625 x 11,927 = 12,672 m
f1  = D/5
= 11,927/5
= 2,385 m f 2 = D/8
= 11,927/8 = 1,49 m S 1 = 0,911 x D 2 = 0,911 x (11,927) 2
= 129,592 m S 2 = 0,8345 x D 2 = 0,8345 x (11,927) 2 = 118,71 m Jadi, volume total  = 140,321+85,019+533,089 = 758,429 m 3

## 4.  KESIMPULAN
1.  Varian terpilih berdasarkan identifikasi kebutuhan  yang  ada  di  TPA  Penujah Kabupaten Tegal adalah Varian 2;
2.  Potensi  energi  biogas  dan  gas  metan pertahun  dari  sampah  organik  TPA  Penujah sebesar  4.098,923  m 3 /kg  VS  perhari  dan
2.049,461 m 3 /hari;
3.  Produksi  energi  listrik  yang  dapat  dihasilkan dari biogas yaitu sebesar 0,404 mWeH;
4.  Ukuran  Biodigester  berdasarkan  jumlah sampah  yang  dihasilkan  yaitu  dengan Diameter 11,927 m dan total volume 758,429 m 3 .

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Badan  Pusat  Statistik  Kabupaten  Tegal (2017) Kabupaten Tegal Dalam Angka 2017 . Kabupaten Tegal. Available at:
http://tegalkab.bps.go.id.
[2].  BRC  (no  date) Design  of  biogas  plant , Training .
[3].  G. Tchobanoglous, H. Theisen,  and S. A. V. (1993) Integrated  Solid  Waste  Management: Engineering  Principles  and  Management Issues . New York: McGraw-Hill, Inc.
[4].  K.  Muthupandi  (2007) Bio-Gas  Senior Researcher, Resource Optimization Initiative , ROI Working Paper . Bangalore.
[5].  McDonald, Tanya., Achari, Gopal., Abiola, A. (2008) Feasibility  of  increased  biogas production from the co-digestion of agricultural,  municipal,  and  agro  industrial wastes  in  rural  communities .  the  NRC
Research Press Web site at jees.nrc.ca.
[6].  Pahl and Beitz (1988) Engineering Design, A sistematic  Approach .  2nd  edn.  Edited  by  K. Wallace. London: The Design Council.
[7].  Sulistyo,  A.  (2010) Analisis  Pemanfaatan Sampah  Organik  di  Pasar  Induk  Kramat  Jati Sebagai  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Biogas . Depok.