Potensi Material Sampah Combustible pada Zona Pasif TPA Jatibarang Semarang sebagai Bahan Baku RDF ( Refuse Derived Fuel )
Irma Natasya Hutabarat 1 , Ika Bagus Priyambada 1 , Ganjar Samudro 1 , Baskoro Lokahita 2 , Syafrudin 1 , Irawan Wisnu Wardhana 1 , Mochtar Hadiwidodo 1
1 Departemen Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Semarang
2 School Of Environment And Society, Tokyo Institute Of Technology, Japan
E-mail: irmanatasya1221@gmail.com
Abstrak --Peningkatan  jumlah  timbulan  sampah  menyebabkan  meningkatnya  kebutuhan  lahan  pada TPA  Jatibarang.  Untuk  menghindari  terjadinya  kekurangan  lahan  perlu  dilakukan  penanganan  pada sampah yakni dengan mengubah sampah menjadi sumber energi seperti bahan baku RDF (Refused Derived  Fuel).  RDF  merupakan  salah  satu  teknik  penanganan  sampah  dengan  mengubah  sampah menjadi sesuatu  yang bermanfaat  yaitu  bahan bakar.  Sampah  tersebut  dapat dimanfaatkan  menjadi bahan baku RDF dengan cara menganalisis nilai kalor yang dihasilkan. Untuk menganalisis nilai kalor pada sampah combustible zona pasif TPA Jatibarang dapat dilakukan dengan cara pengujian sampel sebanyak  100  gram  dengan  alat  bom  kalorimeter.  Sampel  tersebut  diambil  pada  kedalaman  0-3  m dengan  metode  random  sampling.  Kemudian  akan  didapat  nilai  kalor  tinggi  yang  dihasilkan  sampel tersebut. Nilai Kalor Tinggi yang dihasilkan sampel tersebut sebesar 5,25 kkal/ton pada kedalaman 0-1 m, 5,76 kkal/ton pada kedalaman 1-2 m dan 6,31 kkal/ton pada kedalaman 2-3 m. Nilai kalor tinggi yang dihasilkan  sampah  combustible  tersebut  menunjukkan  bahwa  semakin  rendah  kedalaman  sampah maka akan semakin tinggi nilai kalor yang dihasilkan dan sampah tersebut berpotensi sebagai bahan baku RDF.
Kata kunci : RDF (Refused Derived Fuel), material sampah combustible, bom kalorimeter, Nilai Kalor Tinggi
Abstract-- The increase of waste dump also causes the need of landfill in Jatibarang Landfil. In order to avoid land deficiency, the waste dump needs to be handled by converting waste into energy sources such as RDF (Refused Derived Fuel). RDF is one of waste handling technique by converting waste into something useful called fuel. The waste could be utilized into RDF raw material by analyzing the result of calorific value. Analyzing the calorific value on material combustible waste in passive zone Jatibarang landfill, could be done by sample examination as much as 100 gram with bomb calorimeter. The sample was taken in 0-3 m depth with random sampling method. The high calorific value that generated by the method will be obtained. The result of high calorific value from that sample were 5.25 kcal/ton in 0-1 m depth,  5.76  kcal/ton  in  1-2  m  depth  and  6.31  kcal/ton  in  2-3  m  depth.  The  high  calorific  value  that generated by combustible waste indicated that the lower of waste depth, the higher calorific value that would be generated and the waste had a potential as a RDF raw material.
Keywords: RDF (Refused Derived Fuel), combustible waste material, bomb calorimeter, High Heating Value
1.  PENDAHULUAN
Pertumbuhan penduduk Kota
Semarang mengalami  peningkatan  jumlah  jiwa  setiap tahunnya.  Jumlah  penduduk  di  Kota  Semarang pada  tahun  2010  yaitu  1,5  juta  jiwa  mengalami peningkatan menjadi 1,7 juta jiwa pada tahun 2016 [1]. Jumlah penduduk yang meningkat berbanding lurus  dengan  meningkatnya  timbulan  sampah. Jumlah  sampah  yang  masuk  ke  TPA  Jatibarang pada tahun 2010 ialah 700 ton/hari dan meningkat pada tahun 2016 menjadi 850 ton/hari (Dinas Cipta Karya  Kota  Semarang,  2016).  Timbunan  sampah yang dihasilkan tersebut akan diangkut ke Tempat Pemrosesan Akhir (TPA) sampah.
Menurut Undang – Undang RI Nomor 18 Tahun 2008  Tentang  Pengolahan  Sampah,  Tempat
Pemrosesan  Akhir  (TPA)  adalah  tempat  untuk memproses dan mengembalikan sampah ke media lingkungan secara aman bagi manusia dan.  TPA Jatibarang  terletak  di  Kota  Semarang  yang merupakan  Ibukota  Propinsi  Jawa  Tengah.  TPA Jatibarang terdiri atas tiga zona yaitu zona aktif 1, zona  aktif  2  dan  zona  pasif.  Zona  aktif  dan  zona pasif  TPA  Jatibarang  memiliki  perbedaan  pada umur landfill dan komposisi sampah pada landfill. Peningkatan timbulan sampah akan menyebabkan meningkatnya  kebutuhan  lahan  pada  TPA Jatibarang  untuk  menampung  sampah  tersebut. Pada  keadaan  ini  perlu  dilakukan  upaya pengurangan timbulan sampah sehingga kebutuhan lahan TPA Jatibarang tidak meningkat. Pemanfaatan sampah sebagai bahan bakar selain dapat berfungsi untuk mengurangi jumlah timbulan
sampah di TPA dapat juga sebagai alternatif dalam pengolahan  sampah  yang  meningkatkan  nilai ekonomis sampah.
RDF (Refuse  Derived  Fuel) adalah  sampah yang mudah terbakar dan terpisahkan dari bagian yang  sulit  terbakar  melalui  proses  pencacahan, pengayakan dan klasifikasi udara [9]. RDF (Refuse Derived  Fuel) merupakan  salah  satu  teknik penanganan  sampah  dengan  mengubah  sampah menjadi  sesuatu  yang  bermanfaat  yaitu  bahan bakar. RDF dihasilkan dari pemisahan fraksi yang mudah  terbakar (combustible  fraction) dan  fraksi sampah  yang  sulit  dibakar (non  combustible fraction) dari  sampah  secara  mekanik  [12]. Sampah yang ada pada zona pasif TPA Jatibarang dapat dimanfaatkan menjadi bahan bakar dengan cara  menganalisis  nilai  kalor  yang  dihasilkan  dari material  sampah combustible yang  berada  pada TPA Jatibarang. Terdapat 2 terminologi nilai kalor yang biasa digunakan yaitu Nilai Kalor Tinggi dan Nilai  Kalor  Rendah.  Nilai  Kalor  Tinggi,  dimana keberadaan air dan hidrogen setelah pembakaran terjadi  adalah  pada  keadaan  terkondensasi  pada produk. Sementara Nilai Kalor Rendah  adalah nilai kalor dimana diasumsikan air dan hidrogen berada dalam fasa uap [4]. Untuk menganalisis nilai kalor yang terdapat  pada material sampah combustible pada zona pasif dapat dilakukan dengan uji analisis proksimat,  uji  analisis  ultimat,  dan  uji dengan  alat bom  kalorimeter.  Potensi  energi  sampah  di  TPA Jatibarang  perlu  untuk  ditinjau  sehingga  dapat digunakan sebagai salah satu strategi pengolahan sampah  saat  ini.  Kajian  ini  bertujuan  untuk mengetahui  nilai  kalor  yang  terkandung  pada material sampah combustible pada setiap kedalaman  di  Zona  Pasif  TPA  Jatibarang  dan mengetahui potensi material sampah combustible sebagai bahan baku RDF (Refuse Derived Fuel) .

## 2. METODOLOGI PENELITIAN

## 2.1 Tahap Persiapan
Pada  tahap  ini  dilakukan  persiapan  alat-alat  dan bahan yang akan digunakan dalam penelitian. Alat dan  bahan  yang  akan  digunakan  peneliti dipersiapkan  terlebih  dahulu  sesuai  dengan kebutuhan. Alat yang dipersiapkan ialah alat yang akan  digunakan  untuk  pengambilan  sampel  dan alat  –  alat  yang  berada  di  laboratorium.  Bahan untuk  analisis  didapatkan  dari  zona  pasif  TPA Jatibarang.  Bahan  untuk  pengujian  laboratorium didapatkan dari laboratorium.

## 2.2 Tahap Pelaksanaan
Pengambilan sampel dilakukan di Zona Pasif TPA Jatibarang.  Tahap  pelaksanaan  penelitian  ialah pengambilan  sampel.  Sampel  yang  diambil merupakan sampah yang berada pada Zona Pasif TPA  Jatibarang  dengan  kedalaman  0-3  meter. Pengambilan  sampel  dilakukan  dengan  metode random  sampling .  Dengan  cara random ,  bias
pemilihan  dapat  diperkecil,  sekecil  mungkin.  Ini merupakan salah satu usaha untuk mendapatkan sampel  yang  representatif  [13].  Metode random sampling ialah metode pengambilan sampel yang dilakukan  secara  acak (random) karena  setiap anggota  populasi  berkesempatan  sama  untuk menjadi sampel [3]. Sampel yang diambil tersebar di  3  titik  pada  Zona  Pasif  TPA  Jatibarang, Semarang.  Pengambilan  sampel  pada  2  titik dilakukan  dengan  menggunakan  alat  berat excavator yang memiliki berat kurang lebih 100 kg pada 3 kedalaman yaitu kedalaman 0 – 1 m, 1 – 2 m,  dan  2  –  3  m.  Sementara  pada  1  titik  lainnya dilakukan  di  pinggir  zona pada  1 kedalaman saja yaitu  0  –  1  m  dengan  menggunakan  sekop sebanyak kurang lebih 10 sekopan. Kordinat ketiga titik tersebut kemudian ditandai dengan menggunakan  aplikasi  GPS  yang  ada  pada smartphone . Berikut merupakan kordinat ketiga titik pengambilan  sampel  yang  ditandai  dengan menggunakan GPS:
 Titik 1 : -7°1'29.10"S 110°21'40.04"T
 Titik 2 : -7°1'30.45"S  110°21'40.34"T
 Titik 3 : -7°1'28.97"S  110°21'38.88"T
Letak titik pengambilan sampel ditunjukkan seperti pada Gambar 2.1
Gambar 2.1 Letak titik pengambilan sampel (Sumber: Google earth , 2017)
Pengambilan  sampel  dengan  alat  berat excavator dioperasikan oleh pihak TPA Jatibarang. Awalnya  titik  pengambilan  sampel  ditentukan terlebih  dahulu,  lalu  kordinat  titik  tersebut  akan dicatat  sesuai  dengan  GPS.  Lalu  sampel  akan diambil dengan alat berat excavator dengan berat kurang  lebih  100  kg  berdasarkan  kedalamannya masing  –  masing.  Lalu  sampel  akan  diletakkan diatas  terpal  secara  terpisah  dengan  sampel  dari kedalaman  yang  lainnya.  Sampah  tersebut dicampur  kemudian dibagi menjadi empat (metode kuadran).  Kemudian  kuadran  I,  II  dan  III dikembalikan ke lahan urug.
Pada  kuadran  IV  sampel  diambil  ±500  gram untuk  organik  dan  ±500  gram  untuk  plastik. Sampah  dikeringkan  menggunakan  oven  di
Laboratorium Teknik Lingkungan Undip Semarang pada  suhu  105 o C,  sampah  tersebut  kemudian dicacah dan diambil sebanyak 100 gram untuk uji bom kalorimeter. Pengujian nilai kalor  dengan alat bom kalorimeter dilakukan di Laboratorium Limbah Padat dan B3 ITS Surabaya.

## 2.3 Tahap Analisis Data
Data yang didapatkan dari pengujian di laboratorium, selanjutnya akan dianalisis menggunakan  Program Microsoft  Office  Word , sehingga  diperoleh  analisis  deskriptif,  grafik,  dan tabel  yang  menggambarkan  keseluruhan  hasil perlakuan selama penelitian.
Setelah diketahui nilai kalor dengan menggunakan alat  bom kalorimeter, kemudian  dilakukan koreksi terhadap  komponen  yang  akan  mengurangi  nilai kalor  yang  sebenarnya,  yaitu  perhitungan  Nilai Kalor  Rendah.  Perhitungan  Nilai  Kalor  Rendah dapat dilakukan dengan memasukkan faktor kadar air, dengan mengabaikan keberadaan air hidrogen sebagai  sumber  air  yang  lain,  yaitu  melalui persamaan yang oleh [15]:
NKR = NKT (1-W) – 548,85 W (2.1) NKR : Nilai Kalor Rendah
NKT : Kalor Tinggi
584,85  = konstanta panas dari penguapan air pada kkal/kg pada suhu 250C W : kadar air (fraksi berat sampah)
Standar  pengujian  untuk  nilai  kalori  Bom kalorimeter adalah ASTM D 5865-7a.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Pengujian Nilai Kalor Sampah
Nilai  kalor  di  dapat  dengan  percobaan  yang dilakukan  di  Laboratorium  Limbah  Padat  dan  B3 ITS Surabaya dengan  menggunakan bom kalorimeter  PARR  1261.  Sampah  yang  akan dibakar awalnya berada pada kondisi basah. Bom kalorimeter  memerlukan  aliran  listrik  untuk membakar sampel dan  akan menimbulkan panas dari  hasil  pembakaran  tersebut.  Panas  ini  akan memanaskan  media  penyerap  yang  terisolasi dengan  baik  agar  panas  tidak  hilang  dan  dapat diukur  dengan  akurat  oleh  termometer.  Pada termometer kenaikan  satu  derajat  temperatur tiap satu gram air dinyatakan sebagai satu kalor. Nilai kalor dari pengukuran bom kalorimeter dinyatakan dalam kkal/kg kering atau disebut juga Nilai Kalor Tinggi, karena nilai kalor didapat dari sampel yang telah dikeringkan pada 105°C. Nilai Kalor Tinggi ini mengasumsikan  bahwa  air  dan  uap  air  setelah proses  pembakaran  berada  dalam  keadaan terkondensasi  di  dalam  produk.  Hasil  pengujian nilai  kalor  tinggi  pada  sampah  ditunjukkan  pada Tabel 3.1 berikut.
Tabel 3.1 Data analisis kalor cuplikan sampah
No.      Sampel                Nilai Kalor Tinggi (kkal/ton) 1.  Kedalaman 0 – 1 m                5,25 2.  Kedalaman 1 – 2 m                5,76
3.  Kedalaman 2 – 3 m                6,31
Sumber: Laboratorium Limbah Padat dan B3 ITS Surabaya, 2017
Nilai  kalor  yang  diperoleh  dengan  bom kalorimeter  perlu  dikoreksi  terhadap  komponen yang akan mengurangi nilai kalor yang sebenarnya yaitu  perhitungan  Nilai  Kalor  Rendah.  Pada  Nilai Kalor Tinggi, air dan hidrogen diasumsikan berada pada  keadaan  terkondensasi.  Bila  dianggap berada  dalam  keadaan  uap,  dibutuhkan  suatu besaran panas yang digunakan untuk menguapkan  air  dan  hidrogen  tersebut,  disebut dengan  nilai  kalor penguapan.  Pengurangan Nilai Kalor  Tinggi  dengan  nilai  kalor  penguapan  ini adalah Nilai Kalor Rendah. Perhitungan nilai kalor Nilai Kalor
Rendah dilakukan dengan menggunakan  persamaan  yang  diunduh  dari  [15] yaitu:
NKR = NKT (1 – W ) – 584,85 W (3.1)
NKR : Nilai Kalor Rendah NKT : Nilai Kalor Tinggi W = kadar air (30% ; 45% ; 60%)
584,85  = konstanta panas dari penguapan air pada kkal/kg pada suhu 250C
Perhitungan Nilai Kalor Rendah dilakukan bila kadar air sampah berturut – turut 30%, 45%, 60% sehingga akan  diperoleh hasil  seperti  pada  Tabel 3.2. Dan Gambar 3.1
Tabel 3.2 Nilai kalor NKR bom kalorimeter
No Sampel NKR (kkal/ton) W = 30% W = 45% W = 60% 1. Kedalaman 0 – 1 m 3,49 2,62 1,74 2. Kedalaman 1 – 2 m 3,85 2,90 1,95 3. Kedalaman 2 – 3 m 4,24 3,21 2,17
Gambar 3.1 Diagram perbandingan nilai kalor tinggi dan nilai kalor rendah sampel
Pengukuran  secara  ekperimental  di  laboratorium menggunakan  bom  kalorimeter  dilakukan  dengan menggunakan  sampel  yang  sedikit.  Sampel  ini tidak  cukup  untuk  mewakili  variasi  yang  sangat banyak  dari  komposisi  sampah  perkotaan  [14]. Oleh karena itu dilakukan juga perhitungan dengan menggunakan
model
matematik untuk menghindari ketergantungan terhadap pengukuran di  laboratorium  yang  memakan  waktu  [11].
Perhitungan matematik dilakukan dengan persamaan analisis proksimat dan analisis ultimat. Dari  data  tersebut  dapat  dilihat  bahwa  nilai  kalor Nilai  Kalor  Tinggi  berbanding  lurus  dengan  Nilai Kalor  Rendah.  Semakin  tinggi  kadar  air  sampah maka  semakin  rendah  Nilai  Kalor  Rendah  yang diperoleh [5].

## 3.2  Analisis  Potensi  Sampah  Sebagai  Bahan Baku RDF
RDF  dikenal  sebagai  bahan  bakar  alternatif  yang dihasilkan  dari  sampah  mudah  terbakar,  seperti sampah plastik, karet dan kulit, tekstil, kayu, kertas, resin  sintesis,  lumpur  pengolahan  air  limbah  dan lumpur olahan [2]. Pengolahan sampah perkotaan dengan  energi  panas  meliputi  insinerasi,  pirolisis, dan gasifikasi [7].
Insinerasi  dilakukan  dengan  menggunakan sebuah  sistem  recovery  energi  [8].  Energi  yang ditimbulkan dihitung berdasarkan nilai kalor/panas sampah  yang  lebih  rendah (Lower  Heating Value/LHV) yang  diasumsikan  untuk  efisiensi energi dan penggunaan energi internal adalah 18% dan  15%  dari  energi  listrik  yang  dihasilkan. Teknologi  RDF  telah  diterapkan  oleh  bangsa Eropa, Amerika dan begitu juga Jepang [6].
Kalor  minimal  untuk  menjadikan  suatu  bahan menjadi bahan bakar atau sebagai sumber panas, maka bahan tersebut harus memiliki kalor minimal 2  –  2,5  kkal/ton,  sehingga  cuplikan  sampah tersebut  dapat  memenuhi  kalor  minimal  untuk menjadikan suatu bahan menjadi bahan bakar atau sebagai sumber panas (Damanhuri, 2016).
Dari  data  hasil  pengujian  nilai  kalor  sampel sampah  combustible  Zona  Pasif  TPA  Jatibarang Semarang  pada  Tabel  3.1  menunjukkan  bahwa sampel  tersebut  memiliki  potensi  untuk  dijadikan sebagai  bahan  baku  RDF  karena  telah  melewati batas  nilai  kalor  minimal  untuk  dijadikan  bahan baku RDF.  Tetapi  untuk Nilai  Kalor Rendah pada nilai kadar air dengan 60% pada kedalaman 0 – 1 m dan 1 – 2 m tidak memenuhi kalor minimal untuk dijadikan  sebagai  bahan  baku  RDF.  Sedangkan sampel pada kedalaman 2 – 3 m memenuhi kalor minimal untuk dijadikan sebagai bahan baku RDF. Untuk  meningkatkan  nilai  kalor  sampah  tersebut dapat  dilakukan  dengan  upaya  pengeringan sehingga  kandungan  air  yang  terdapat  pada sampel menjadi berkurang.
RDF  berkualitas  baik  adalah  RDF  yang memiliki  nilai  kalor  yang  tinggi  dan  konsentrasi senyawa  toxic  yang  rendah,  dalam  hal  ini  logam
berat  dan  klorin.  Aspek  kualitas  tersebut dipengaruhi oleh beberapa pihak, seperti; produsen  RDF,  pengguna  RDF,  dan  peraturan terkait. Akibat dari perbedaan pendapat satu sama lain, kualitas RDF yang diminta berbeda satu sama lain [10].

## 4. KESIMPULAN
Dari  penelitian  ini  dapat  diambil  beberapa kesimpulan antara lain:
a.  Nilai Kalor Tinggi yang dihasilkan oleh sampel sampah combustible Zona  Pasif TPA Jatibarang Semarang pada pengujian dengan menggunakan bom kalorimeter ialah sebesar 5,25 kkal/ton sampai dengan 6,31 kkal/ton.
b.  Berdasarkan hasil pengujian Nilai Kalor Tinggi sampel sampah combustible Zona Pasif TPA Jatibarang  Semarang  menunjukkan  bahwa nilai  kalor  tersebut  berpotensi  dijadikan sebagai bahan baku RDF.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Badan  Pusat  Statistik.  (2016).  St  Tistik Daerah St.
[2].  Chiemchaisri, C., Charnnok, B., & Visvanathan,  C.  (2010).  Recovery  of  plastic wastes from dumpsite as refuse-derived fuel and its utilization in small gasification system. Bioresource  Technology,  101(5),  1522– 1527.
[3].  Damanhuri,  E.  (2007).  Metode  pengukuran timbulan kompos sampah kota, 2, 2–4.
[4].  Damanhuri,  E.,  &  Padmi,  T.  (2010). Pengelolaan  sampah.  Diktat  Program  Studi Teknik Lingkungan Institut Teknologi Bandung, 30.
[5].  Damanhuri,  E.,  dan  Padmi,  T,.  2016. Pengelolaan  Sampah  Terpadu.  Bandung: Program Studi Teknik Lingkungan ITB.
[6].  Fu,  Z.M.,  Li,  X.R.,  Koseki,  H.  (2005).  “Heat generation of refuse derived fuel with water”, Journal  of  Loss  Prevention  in  the  Process Industries 18 (1), 27–33.
[7].  Gentil,  E.C.,  Damgaard,  A.,  Hauschild,  M., Finnveden, G. (2010). “Models for waste life cycle  assessment:  Review  of  technical assumptions”,
Journal
of Waste Management, 30 (2010) 2636–2648. October 17, 2011.
[8].  Gunamantha,  Made.,  Sarto.  (2012).  “Life cycle  assessment  of  municipal  solid  waste treatment  to  energy  options:  Case  study  of KARTAMANTUL region, Yogyakarta”, Journal of Renewable Energy, 41 (2012) 277- 284. June 11, 2012.
[9].  Liu,  J.-I.,  Paode,  R.  D.,  &  Holsen,  T.  M. (1996).  Modeling  the  Energy  Content  of Municipal  Solid  Waste  Using  Multiple Regression  Analysis.  Journal  of  the  Air  &
Waste Management Association, 46(7), 650– 656.
[10]. Lokahita, Baskoro dan Damanhuri, E. (2013). Potensi  Sampah  Combustible  pada  Titik Transfer di Kota Bandung untuk Bahan Baku Refused Derived Fuel (RDF), 1–11.
[11]. Kathiravale S, Muhd Yunus MN (2008) Waste to wealth. Asia Europe Journal 6(2):359–371 [12]. McDougall,  F.,  White,  P.,  Franke,  M.,  & Hindle,  P.  (2008).  Integrated  solid  waste management: a life cycle inventory. Chemistry  &  ….  https://doi.org/10.1007/978- 1-4615-2369-7
[13]. Nasution, R. (2003). “Populasi Infinit,” 1–7.
[14]. Novita,  D.  M.  (2010).  Dalam  Konsep Waste To  Energy  Heating  Value  Based  on Composition and Characteristics of Municipal Solid Waste in, 16(2), 103–114.
[15]. Sokhansanj, S. (2011). The Effect of Moisture on  Heating  Values.  Biomass  Energy  Data Book. Retrieved from http://cta.ornl.gov/bedb
[16]. Anonim.  2012.  Undang  –  Undang  Republik Indonesia  Nomor  18  Tahun  2008  Tentang Pengolahan Sampah. Jakarta
[17]. Direktorat Pengembangan Penyehatan Lingkungan Permukiman Dirjen  Cipta Karya Kementerian Pekerjaan Umum. 2011.