Potensi Sampah Combustible pada Zona Aktif 1 TPA Jatibarang Semarang sebagai Bahan Baku RDF ( Refuse Derived Fuel )
Rizki Tri Andrianingsih 1 , Ganjar Samudro 1 , M. Arief Budihardjo 1 , Baskoro Lokahita 2 , Syafrudin 1 , Mochtar Hadiwidodo 1 , Irawan Wisnu Wardhana 1
1 Departemen Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
2 School of Environment and Society, Tokyo Institute of Technology, Japan
E-mail: rizkitri3020@gmail.com
Abstrak-- Banyaknya  produksi  sampah  di  Semarang  menyebabkan  timbulan  sampah  di  TPA Jatibarang  semakin  meningkat.  Untuk  mengurangi  timbulan  sampah,  perlu  adanya  energi alternatif.  Oleh  karena  itu,  produksi  refuse  derived  fuel  (RDF)  dapat  menjadi  salah  satu solusi  positif  dalam  penyelesaian  masalah  ini.  Pemanfaatan  energi  dari  limbah  dikenal sebagai  Waste-to-Energy  (WTE).  Pemanfaatan  limbah  menjadi  energi  sangat  berhubungan dengan nilai kalor. Pada kajian ini, sampah combustible dari zona aktif 1 TPA Jatibarang akan dihitung nilai kalor tingginya dengan bom kalorimeter. Sampah diambil pada kedalaman 0-1 m, 1-2 m, dan 2-3 m di bawah permukaan timbulan sampah. Nilai kalor yang dihasilkan sampel tersebut sebesar 6,07 kkal/ton  pada  kedalaman  0-1  m,  5,56  kkal/ton  pada  kedalaman  1-2  m  dan  5,55  kkal/ton  pada kedalaman 2-3 m. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi kedalaman maka semakin tinggi pula nilai kalornya, sehingga sampah zona aktif 1 TPA Jatibarang memiliki potensi yang tinggi untuk diolah menjadi RDF.
Kata kunci: Sampah combustible, nilai kalor, waste to energy, refuse derived fuel
Abstract --The  increase  of  waste  production  in  Semarang  causes  more  waste  dump  in  Jatibarang Landfill.  To  reduce  waste  dump,  there  needs  to  be  alternative  energy.  Therefore,  the  production  of RDF can be one positive solution in solving this problem. Utilization of energy from waste is known as Waste-to-Energy (WTE). Concept of waste to energy is very concerned with the calorific value of waste. In this study, the combustible waste from the active zone 1 of Jatibarang Landfill will be calculated its high heating value with a calorimeter bomb. The waste is taken at depths of 0-1 m, 1-2m, and 2-3m below the surface of waste dump. The high heating value produced by the sample is 6.07 kcal/ton at a depth of 0-1 m, 5.56 kcal/ton at a depth of 1-2 m and 5.55 kcal/ton at a depth of 2-3 m. This shows that the higher the depth, the higher the calorific value, so that waste of active zone 1 Jatibarang has a high potential to be processed into RDF.
Keywords: Combustible waste, heating value, waste to energy, refuse derived fuel

## 1.  PENDAHULUAN
Semarang merupakan salah satu kota besar yang memiliki  jumlah  penduduk  yang  terus  meningkat, jumlah  penduduk  kota  Semarang  meningkat menjadi  1,59  juta  jiwa  pada  tahun  2015 dibandingkan  pada  tahun  2013  sebesar  1,57  juta jiwa  [1].  Pertambahan  penduduk  yang  demikian pesat  di  daerah  perkotaan  telah  mengakibatkan meningkatnya jumlah timbulan sampah [1].
Di Indonesia saat ini pengelolaan sampahnya masih  berpaku  pada  cara  pembuangan  sampah dengan  cara  kumpul-angkut-buang  [1].  Semakin banyak  sampah  yang  dihasilkan  mengakibatkan banyaknya  timbunan  sampah  pada  Tempat Pemrosesan  Akhir  dan  tidak  memanfaatkan sampah  yang  dapat  dimanfaatkan  kembali.    TPA Jatibarang  merupakan  tempat  pemrosesan  akhir sampah yang dihasilkan oleh penduduk Semarang. Jumlah  sampah  yang  masuk  di  TPA  Jatibarang sebesar 850 ton/hari. Komposisi sampah di TPA ini sebagian  besar  berasal  dari  sampah  sisa
makanan, daun-daunan, kertas, plastik, dll. Dilihat dari  komposisi  sampah  tersebut,  sampah  TPA Jatibarang  memiliki  potensi  untuk  dimanfaatkan, salah satunya dimanfaatkan sebagai energi.
Pemanfaatan  energi  dari  limbah  dikenal sebagai Waste-to-Energy (WTE).  Saat  ini  istilah WtE  mengacu  pada  usaha  menciptakan  energi terbarukan  yang  berasal  dari  limbah,  baik  dari sampah kota maupun sampah dari industri. Proses Waste-to-Energy (WTE)  adalah  proses  rekoveri energi  dari  limbah  melalui  pembakaran  langsung (insinerasi,  pirolisis,  dan  gasifikasi),  atau  dengan produksi  bahan  bakar  dalam  bentuk  metan, hidrogen,  dan  bahan  bakar  sintetik  lainnya ( anaerobic digestion, mechanical biological treatment, refuse-derived fuel ) [2]. Refuse  Derived  Fuel (RDF)  merupakan teknologi  pengolahan  secara  fisik  (termal).  RDF juga didefinisikan sebagai hasil proses pemisahan limbah padat antara fraksi limbah mudah terbakar dan  tidak mudah  terbakar  seperti  metal  dan kaca [3].  RDF  dapat  dibakar  sebagai  bahan  alternatif
atau pun dicampurkan dengan bahan bakar lainnya seperti batu bara. Pembuatan RDF memanfaatkan adanya limbah baik domestik maupun industri yang memiliki nilai kalor tinggi dalam jumlah dan kualitas yang sangat banyak [6]. Karakteristik utama yang harus  diketahui  bila  akan  mengolah  sampah dengan  proses  termal  adalah  nilai  kalor.  Tujuan kajian ini adalah untuk mengetahui nilai kalor pada material sampah combustible di setiap kedalaman Zona  Aktif  1  TPA  Jatibarang  dan  mengetahui potensi  material  sampah  combustible  sebagai bahan baku RDF ( Refuse Derifed Fuel ).

## 2. METODOLOGI
Penelitian  dilakukan  dalam  skala  laboratorium, dimulai dengan penentuan titik sampel, dilanjutkan dengan  penentuan  komponen  sampah  yang dijadikan sampel percobaan dengan menggunakan metode random sampling. Selanjutnya  dilakukan  pengujian  nilai  kalor terhadap material sampah yang mudah terbakar.

## 2.1  Tahap Persiapan
Pada  tahap  ini  dilakukan  persiapan  alat-alat  dan bahan-bahan  yang  akan  digunakan  dalam penelitian.  Alat  dan  bahan  yang  akan  digunakan oleh  peneliti  dipersiapkan  terlebih  dahulu  sesuai dengan  kebutuhan.  Alat  yang  digunakan  adalah alat  untuk  sampling  dan  alat  yang  berada  di laboratorium.

## 2.2 Tahap Pelaksanaan
Pelaksanaan dimulai dengan pengambilan sampel  pada  zona  aktif  1  yang  telah  ditentukan melalui  random  sampling.  Ada  tiga  titik  yang diambil sebagai sampel yaitu titik 1, titik 2, dan titik 3  yang  ditunjukkan  pada  gambar  2.1.  Titik  1 terdapat pada koordinat -7.023395° dan 110.358071°,  titik  2  pada  koordinat  -7.023592° dan  110.358588°,  titik  3  pada  koordinat  - 7.023299° dan 110.359202°. Pengambilan sampel dilakukan dengan dua cara yaitu dengan excavator  dan  sekop.  Pengambilan  sampel dengan  menggunakan excavator  dilakukan  pada titik  1  dan  titik  2,  sedangkan  titik  3  diambil menggunakan  sekop. Pengambilan  sampel dengan  menggunakan  sekop  dilakukan  karena titik 3 berada pada lereng lahan urug. Pada titik 1 dan    titik  2  dilakukan  pengambilan  dengan  3 kedalaman yaitu pada kedalaman 0-1 meter, 1-2 meter,  dan  2-3  meter,  sedangkan  pada  titik  3 dilakukan  pengambilan  pada  kedalaman  0-1 meter.
Sampah  yang  diambil  dari  setiap  kedalaman sebanyak  kurang  lebih  100  kg.  Masing  -  masing sampah diletakkan di atas  terpal secara terpisah berdasarkan  titik  dan  kedalamannya.  Sampah tersebut  dicampur  kemudian  dibagi  menjadi empat  (metode  kuadran).  Pada  kuadran  III sampah  dikeringkan  menggunakan  oven  di
laboratorium pada suhu 105 o C, sampah tersebut kemudian dicacah dan diambil uji bom kalorimeter di laboratorium.
Gambar 2.1 Titik Pengambilan Sampel pada Zona Aktif 1 TPA Jatibarang (Sumber: Aplikasi Google Earth, 2017)

## 2.3 Nilai Kalor
Di  laboratorium,  nilai  kalor  ditentukan  dengan percobaan  bom  kalorimeter,  1  gram  sampel dimasukkan  ke  dalam  bom,  dan  dikontakkan dengan  kawat  yang  menghantarkan  arus  listrik. Bom ditutup dan diberikan oksigen pada tekanan tinggi. Bom kemudian diletakkan bak air adiabatik. Ketika listrik mulai dialirkan, terjadi pembakaran di dalam  bom. Panas yang dihasilkan dari pembakaran  akan  memanaskan  medium  air  dan kenaikan temperatur yang terjadi akan terukur oleh termometer dan kemudian dikonversikan menjadi besaran nilai kalor yang berupa Nilai Kalor Tinggi (NKT). Pada kenyataannya, sampah yang dibakar berada pada kondisi basah. Oleh karena itu, nilai kalor  yang  diperoleh  dari  alat  ini  perlu  dikoreksi terhadap  komponen  yang  akan  mengurangi  nilai kalor  yang  sebenarnya,  yaitu  perhitungan  Nilai Kalor  Rendah  (NKR).  Nilai  NKR  dapat  diketahui dengan persamaan (1) [11]:
LHV = HHV (1-W) – 584,85 W (2.1)
Keterangan : LHV = Nilai Kalor Rendah HHV   = Nilai Kalor Tinggi W = kadar air (fraksi berat sampah) 584,85 =  konstanta  panas  dari  penguapan  air pada kkal/kg pada suhu 25 derajat celcius.

## 3.  HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Pengukuran Nilai Kalor
Nilai  kalor  merupakan  karakteristik  utama  yang harus  diketahui  bila  akan  mengolah  sampah dengan  proses  termal.  Nilai  kalor  menyatakan banyaknya panas yang dihasilkan pada pembakaran  sempurna  suatu  bahan.  Terdapat dua  jenis  nilai  kalor,  yaitu  nilai  kalor  tinggi  (NKT) dan  nilai  kalor  rendah  (NKR).  Nilai  kalor  dapat dihitung atau diukur dengan berbagai cara, salah satunya adalah dengan bom kalorimeter.
Pengukuran bom  kalorimeter dilakukan di Laboratorium  Limbah  Padat  dan  B3  Teknik Lingkungan ITS. Nilai kalor dari pengukuran bom kalorimeter  dinyatakan  dalam kkal/kg kering  atau disebut dengan NKT. Nilai NKT ditunjukkan pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Nilai Kalor Tinggi Sampel NKT (kkal/ton) Kedalaman 0-1 m 6,07 Kedalaman 1-2 m 5,56 Kedalaman 2-3 m 5,55 Setelah  diketahui  nilai  kalor  tingginya,  maka nilai  kalor  rendah  dapat  diketahui  dengan persamaan (1). Hasil perhitungan NKR ditunjukkan  pada  tabel  3.2.  Perbandingan  NKT dan NKR ditunjukkan pada gambar 3.1 Tabel 3.2 Nilai Kalor Rendah Sampel NKR (kkal/ton) W=30%  W=45%  W=60% Kedalaman 0-1 m 4,07 3,08 2,08 Kedalaman 1-2 m 3,72 2,79 1,87 Kedalaman 2-3 m 3,71 2,79 1,87
Gambar 3.1 Perbandingan Nilai Kalor Tinggi dan Nilai Kalor Rendah
Dari tabel 3.1 dapat diketahui bahwa nilai kalor yang dihasilkan dari  zona aktif 1 TPA Jatibarang memiliki  nilai  yang  besar.  Nilai  kalor  yang  paling besar  berada  pada  kedalaman  0-1  dibawah permukaan  timbulan  sampah  yaitu  sebesar  6,07 kkal/ton.  Nilai  NKR  dipengaruhi  oleh  kadar  air sesuai  dengan  persamaan  (1)  bahwa  NKR dipengaruhi oleh W yaitu kadar air. Nilai W yang digunakan  pada penelitian  ini adalah 30%,  45%, dan  60%  tergantung  dari  kadar  air  dari  sampah tersebut.  Dari  gambar  3.1  dapat  dilihat  bahwa semakin  tinggi  kadar  air,  maka  semakin  rendah pula  nilai  kalor  yang  dihasilkan.  NKR  biasanya digunakan  sebagai  bahan  pertimbangan  dalam pemilihan teknologi pengolahan dan aplikasi WTE [9].

## 3.2 Analisis  Potensi  Sampah  sebagai  bahan baku RDF
RDF diketahui sebagai bahan bakar alternatif yang
diproduksi  dari  fraksi  mudah  terbakar  sampah perkotaan yang tersusun atas sampah plastik dan material  lainnya  seperti  tekstil,  kayu,  tanah,  dan lain sebagainya [4]. Terdapat beberapa spesifikasi yang harus dimiliki oleh sampah bahan baku RDF, salah  satunya  adalah  nilai  kalor.  RDF  yang  baik adalah RDF dengan nilai kalor yang tinggi [7].
Untuk pemanfaatan ini, sampah yang dijadikan bahan  baku  umumnya  dan  sebaiknya  memiliki kadar  air  yang  rendah  sehingga  pembakaran menjadi lebih efisien. Apabila kadar air tinggi perlu pre-treatment  pengurangan  kadar  air  untuk meningkatkan  potensi  sebagai  bahan  baku  RDF [10].
Kalor  minimal  untuk  menjadikan  suatu  bahan menjadi bahan bakar atau sebagai sumber panas, maka bahan tersebut harus memiliki kalor minimal 2.000-2.500  kkal/kg  atau  sama  dengan  2-2.5 kkal/ton, sehingga cuplikan sampah tersebut dapat memenuhi  kalor  minimal  untuk  menjadikan  suatu bahan menjadi bahan bakar atau sebagai sumber panas [1].
Hasil  perhitungan  nilai  kalor  sebesar  5,55 kkal/ton hingga 6,07 kkal/ton menunjukkan bahwa sampah combustible zona aktif 1 TPA Jatibarang memenuhi  nilai  kalor  minimal  untuk  dijadikan menjadi bahan bakar atau sebagai sumber panas.

## 4.  KESIMPULAN
Dari  penelitian  ini  dapat  diambil  beberapa kesimpulan antara lain:
1.  Nilai  kalor  yang  dihasilkan  oleh  sampah combustible zona  aktif  1  TPA  Jatibarang dengan menggunakan bom kalorimeter adalah sebesar 5,55 kkal/ton, 5,56 kkal/ton, dan 6,07 kkal/ton.
2.  Nilai  kalor  yang  dihasilkan  oleh  sampah combustible zona aktif 1 TPA Jatibarang telah memenuhi  kalor  minimal  suatu  bahan  untuk dijadikan  menjadi  bahan  bakar  atau  sebagai sumber panas,  sehingga  berpotensi  dijadikan sebagai bahan baku RDF.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Damanhuri,  E.,  &  Padmi,  T.  (2010). Pengelolaan  sampah. Diktat  Program  Studi
Teknik Lingkungan Institut Teknologi
Bandung , 30.
[2].  Badan  Pusat  Statistik.  (2016).  Statistik Daerah Kota Semarang.
[3].  Cheng,  H.,  &  Hu,  Y.  (2010).  Municipal  solid waste  (MSW)  as  a  renewable  source  of energy: Current and future practices in China. Bioresource  Technology , 101 (11),  3816– 3824. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.01.0
[4].  Cheremisinoff,  N.  P.  (2003). Handbook  of Solid  Waste  Management  and  Waste Minimization Technologies . Butterworth-
Heinemann, 2003. Retrieved from http://www.sciencedirect.com/science/book/ 9780750675079. [5].  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.https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009. 08.061
[6].  Dong, T. T. T., & Lee, B. K. (2009). Analysis of potential RDF resources from solid waste and  their  energy  values  in  the  largest industrial city of Korea. Waste Management , 29 (5), 1725– 1731.https://doi.org/10.1016/j.wasman.2008. 11.022 [7].  Kara, M.,  Günay,  E.,  Tabak,  Y.,  &  Yildiz,  Ş.
(2009).  Perspectives  for  pilot  scale  study  of
RDF in Istanbul, Turkey. Waste Management , 29 (12), 2976–2982. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2009.07.01
4
[8].  Lokahita, Baskoro dan Damanhuri, E. (2013). Potensi  Sampah  Combustible  pada  Titik Transfer di Kota Bandung untuk Bahan Baku Refused Derived Fuel (RDF), 1–11.
[9].  Novita,  D.  M.,  Studi,  P.,  &  Lingkungan,  T. (2010).  Dalam  Konsep  Waste  To  Energy Heating  Value  Based  on  Composition  and Characteristics  of  Municipal  Solid  Waste  in, 16 (2), 103–114.
[10]. Sari,  A.  J.  (2012).  Potensi  Sampah  TPA Cipayung Sebagai Bahan Baku RDF.
[11]. Sokhansanj, S. (2011). The Effect of Moisture on  Heating  Values. Biomass  Energy  Data
Book . Retrieved from http://cta.ornl.gov/bedb .