## Kajian Incinerator Sebagai Salah Satu Metode Gasifikasi dalam Upaya untuk Mengurangi Limbah Sampah Perkotaan
Hardito Susastrio 1 , Denis Ginting 2 , Enda Wista Sinuraya 2 , Gregorius Mariyanto Pasaribu 2
1 Magister Energi, Sekolah Pascasarjana, Universitas Diponegoro;
2 Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro;
Email  : harditosussatrio@students.undip.ac.id (H.S), denisginting@elektro.undip.ac.id (D.G), sinuraya_enda@elektro.undip.ac.id (E.W.S), gregoriuspa1000@gmail.com (G.M.P);
Abstrak :  Tingginya  volume  sampah  yang  dihasilkan  baik  oleh  industri  maupun  masyarakat merupakan  permasalahan  umum  yang  dijumpai  di  hampir  semua  kota.  Untuk  mengendalikan pertambahan  volume  sampah  beserta  implikasinya  terhadap  lingkungan.  Incenerator  menjadi  salah satu  metode  yang  dapat  dipilih  diantara  metode  gasifikasi  yang  lain,  incinerator  berfungsi  sebagai pembakar  sampah  dan  sebagai  pembangkit  uap  dengan  mengkonversikan  panas  pembakaran. Keuntungan  penggunaan  incenerator  adalah  kemampuannya  untuk  mereduksi  sebagian  besar timbunan  sampah  dan  mampu  menurunkan  polusi  lingkungan  akibat  penimbunan  sampah. Sedangkan  kerugian  penggunaannya  antara  lain,  gas  buang  membawa  karbon  dioksida  (CO 2 ) sejumlah  besar  yang  akan  terlepas  ke  udara  serta  pembawa  unsur  beracun  dalam  gas.  Untuk mengendalikannya  diperlukan  peralatan  tambahan  sebelum  gas  dilepas  ke  udara,  hal  ini  berarti tambahan biaya dalam konstruksi incenerator.
Kata Kunci : Sampah, incenerator, gasifikasi

## 1. Pendahuluan
Tingkat  pertumbuhan  penduduk  sangat  berpengaruh  pada  volume  sampah  yang  merupakan hasil  dari  konsumsi  penduduk.  Melalui data  yang  diambil  dari  Purnomo  Yusgiantoro  Center  (PYC) tercatat  Negara  Indonesia  dalam  sehari  menghasilkan  kurang  lebih  190.000  Tons  terdiri  dari  57% Sampah  Organik  dan  13%  Sampah  Plastik.  Dapat  diambil  contoh  dari  kota  Jakarta  sebagai  kota metropolitan,  pada  tahun  1985  menghasilkan  sampah  sejumlah  18500  m 3 per  hari  dan  pada  tahun 2000 meningkat menjadi 25700 m 3 per hari. Jika dihitung dalam setahun, maka volume sampah tahun 2000  mencapai  170  kali  besar  Candi  Borobudur  (volume  Candi  Borobudur  =  55000  m 3 ).  Luas  lahan yang tersedia adalah 108 ha, TPA Bantar Gebang Bekasi harus menampung 6000 ton per hari (setara dengan 25650 m 3 ). Sampah 6000 ton tersebut yang dapat di recycle atau diolah kembali hanya sebesar 1000  ton  per  hari  dan  dari  1000  ton  tersebut  hanya  450  ton  saja  yang  dapat  di  olah  kembali  (Walhi, 2006).
Vol. 1, No. 1, pp 28 – 34 doi: 10.14710/jebt.2020.8137
Dalam hal ini, penyelesaian masalah sampah membutuhkan adanya kerja sama yang baik antara semua  pihak  yang  terkait.  Paradigma  pengelolaan  sampah  juga  harus  didasarkan  pada  konsep pengelolaan  sampah  yang  mendukung  prinsip-prinsip  pembangunan  yang  berkelanjutan  dan berwawasan  lingkungan.  Pengelolaan  sampah  dengan  prinsip  pembangunan  berkelanjutan  dapat diimplementasikan  dengan  merubah  sampah  menjadi  energy  ( Waste  to  Energy /  WTE),  WTE  dapat ditempuh  dengan  metode  gasifikasi  yang  terbagi  menjadi  Inceneration,  Pyrolysis,  Plasma  arc  dan Landfill Gas (LFG).
Terdapat  dua  tipe  incenerator  apabila  ditinjau  dari  segi  pemanfaatannya  yaitu  dimanfaatkan sebagai pemusnah sampah dengan membuang begitu saja panas yang timbul akibat pembakaran atau memanfaatkan  panas  yang  timbul  dari  pembakaran  sampah  untuk  dikonversikan  ke  tenaga  listrik atau produksi uap.

## 2. Kajian Teori
Waste to Energy (WTE) melalui gasifikasi limbah sampah menggunakan metode insenerasi sangat bergantung  pada  pemisahan  sampah,  sampah  yang  memiliki  karakterstik  basah  cenderung mempunyai  nilai  kalori  yang  rendah.  Adapun  komposisi  dalam  timbunan  sampah  yang  apabila ditinjau sebagai bahan yang dapat terbakar dan sebagai bahan bakar adalah :
1) Kandungan air ( moisture content )
Kandungan air menjadi komponen yang selalu terikut dalam sampah. Kandungan air dapat memberikan  pengaruh  seperti  terjadinya  penurunan  nilai  kalor  dari  bahan  bakar  sampah yang mempengaruhi efisiensi incenerator.
2) Komponen pembakaran ( combustion component )
Selain  kandungan  air  dan  abu  terdapat  komponen  atau  unsur  pembakaran  pada  proses pembakaran, komponen tersebut antara lain karbon (C), hydrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N), sulfur (S), klorida (Cl) dan lain-lain.
3) abu ( ash )
Kandungan abu selalu ada pada setiap proses pembakaran yang merupakan sisa dari proses. Komponen sisa pembakaran yang berupa padatan di kelompokan dalam abu ( ash ) termasuk abu terbang ( fly ash ). Persamaan dibawah merupakan dasar teori untuk memprediksi jumlah gas pembakaran yang terjadi pada proses reaksi pembakaran.
Pada proses pembakaran komponen karbon, hydrogen dan sulfur akan terbakar didalam  ruang bakar incenerator dengan reaksi pembakaran sebagai berikut:
2 2 C O CO  
(1)
2 1 C O CO 2   (2) 2 2 1 CO O CO 2   (3) 2 2 2 1 H O H O
2  
(4)
2 2 S O SO   (5)
Pengembangan mesin pembakar sampah domestik ramah lingkungan yang 1ditemukan oleh Ir. Mamat  sangat  berpotensi  bila  dikembangkan  dalam  bentuk  sistem  pembangkit,  yakni  penambahan turbin  dan  generator.  Selain  itu  alat  tersebut  di  gunakan  di  kota-kota  besar  di  Indonesia  untuk
Vol. 1, No. 1, pp 28 – 34 doi: 10.14710/jebt.2020.8137
berbagai  jenis  sampah  baik  organik  dan  anorganik.  Sampah  terdiri  dari  berbagai  jenis.  Sampah dibedakan  menjadi  sampah  organik  atau  anorganik.  Sampah  organik  merupakan  sampah  yang dihasilkan  oleh  makhluk  hidup.  Sampah  ini  bisa  diuraikan  secara  alami.  Seperti  kulit  buah,  daun pohon, bangkai hewan. Sedangkan sampah anorganik dihasilkan oleh aktivitas manusia dari sumber daya  alam  yang  telah  diolah  menjadi  suatu  bentuk  tertentu,  seperti  kaleng  alumunium,  botol  kaca. Proses pengolahan sampah berbagai jenis menjadi energi listrik dijelaskan sebagai berikut :
1) Pemilahan sampah
Pemilahan  sampah  dilakukan  dengan  menyesuaikan  akan  kebutuhan  PTLSa,  sampah  yang telah  dipilah  disimpan  pada  bunker  dengan  menggunakan  teknologi  RDF  ( Refused  Derived Fuel ). Teknologi RDF memiliki keuntungan tersendiri yaitu dapat mengubah limbah sampah menjadi  padatan,  pada  penyimpanan  dilakukan  hingga  kadar  air  tersisa  kurang  lebih  45%. Limbah  padat  hasil  olahan  RDF  memiliki  nilai  panas  yang  tinggi  sehingga  bagus  untuk pembakaran.
2) Pembakaran sampah
Proses  berikutnya  adalah  memasukkan  sampah  dengan  kadar  air  yang  tersisa  45%  kedalam tungku  pembakaran.  Proses  pembakaran  memperhatikan  semua  kondisi  yaitu  seperti menjaga  panas  (suhu)  dan  residu  seperti  asap.  Kondisi  tersebut  meungkinkan  proses pembakaran  aman  untuk  lingkungan  dan  diperoleh  proses  pembakaran  yang  efektif.  Hasil pembakaran (panas) akan menjadi listrik dan mengurangi besaran volume sampah, sisa hasil pembakaran dalam bentuk abu dan arang dapat dimanfaatkan untuk bahan bangunan.
3) Menghasilkan Energi Listrik
Panas  yang  dihasilkan  dari  hasil  pembakaran  selanjutnya  akan  dapat  dimanfaatkan  untuk memanaskan  boiler.  Turbin  akan  diputar  menggunakan  uap  panas.  Kemudian  turbin  akan menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik. Uap yang melewati turbin disalurkan ke boiler  lagi  untuk  dipanaskan.  Siklus  tersebut  selanjutnya  diulang  sampai  tercukupi kebutuhan listrik yang ada.
Pengklasifikasi peralatan incenerator bergantung pada pemanfaatan dan sistem pengumpanannya. Ada dua tipe incinerator apabila ditinjau dari pemanfaatannya yaitu sebagai:
1) Pembakar sampah tanpa memanfaatkan panas pembakaran
2) Pembakar  sampah  dengan  memanfaatkan  dan  mengkonversikan  panas  pembakaran Konstruksi dari kedua tipe diatas berlainan demikian juga biaya  investasi. Untuk konstruksi incenerator tanpa memanfaatkan panas pembakaran biasanya digunakan untuk pembakaran sampah  dengan  skala  kecil  sekitar  0,2  –  1  ton/jam.  Kapasitas  incenerator  dengan memanfaatkan  panas  pembakaran  mencapai  kurang  lebih  40  ton/jam.  Selain  pemakaian incenerator  untuk  pemusnah  sampah,  incinerator  juga  dimanfaatkan  panas  gas  bakar  dari yang berasal dari ruang bakar.
Pengklasifikasian  teknologi  incenerator  ditinjau  dari  sistem  ruang  bakarnya  dapat  digolongkan sebagai berikut:
1) Stoker  Furnace merupakan  tipe  incenerator  yang  paling  banyak  digunakan,  karena kemampuannya untuk membakar sampah dalam volume besar.
2) Fluid Bed furnace
3) Rotary Kiln Furnace
Vol. 1, No. 1, pp 28 – 34 doi: 10.14710/jebt.2020.8137
Penggolongan  incenerator  berdasarkan  system  pengumpannya  secara  umum  dikelompokan sebagai berikut :
1) Continuous incenerator
2) Batch incenerator
3) Semi - Continuous incenerator

## Gambar 1. Konfigurasi Incenerator
Gambar  1  memperlihatkan  konfigurasi  incenerator  pembangkit  uap  dan  listrik.  Komponen dalam  fasilitas  incenerator  antara  lain  Jenis  incenerator  tersebut  diatas  ditunjukan  pada  perlihatkan konfigurasi incenerator pembangkit uap dan listrik. Komponen dalam fasilitas incenerator antara lain:
1) Fasilitas pengumpan dan perlengkapannya
Fasilitas ini yang paling perperan untuk kelangsungan Operasional unit, karena saat sampah akan dibakar perlu dilakukan pemilahan jenis sampah yang akan masuk keruang bakar serta kondisi  yang  dipersyaratakan  dalam  desain  incenerator.  Kegiatan  yang  dilakukan  dalam proses ini antara lain:
a. Pemisahan sampah yang berasal dari komponen yang tidak dapat dibakar
b. Pengukuran dan analisa komposisi
c. Penyimpanan pada banker atau hopper
2) Ruang Bakar Incenerator
Ruang  bakar  (furnace)  didisain  sedemikian  rupa  dengan  tujuan  digunakan  sebagai  ruang untuk  proses  konversi  panas  gas  pembakaran  ke  pipa  air,  panas  gas  pada  pipa membangkitkan  uap  yang  nantinya  akan  membangkitkan  listrik  melalui  konversi  ke  turbin dan  generator.  Temperatur  pada  ruang  bakar  incenerator  dapat  mencapai  kurang  lebih 1100°C.
3) Pendinginan Gas
Sebelum  gas  dibuang  keluar,  diperlukan  adanya  unit  penukar  panas  ( fin  fan / heat  exchanger ) yang  akan  menyerap  panas  dari  gas  tersebut  yaitu  pemanas  awal  air  pengisian  boiler.  Dari temperature  gas  buang  pada  kisaran  800°C  –  900°C,  dapat  diturunkan  dengan  system pendinginan  ini  hingga  pada  kisaran  300°C  –  450°C  dan  melalui  penukar  panas  untuk
Vol. 1, No. 1, pp 28 – 34 doi: 10.14710/jebt.2020.8137
pemanasan  awal  udara  temperature  gas  buang  dapat  diturunkan  sampai  200°C  yang  akan dilepas ke udara melalui cerobong.
4) Pengendali Gas Buang
Pencemaran lingkungan akibat gas buang sisa pembakaran dan partikel abu dari pembakaran sampah  diatasi  dengan  melengkapi  incinerator  dengan  peralatan  pengumpul  abu  ( dust collector ) dan peralatan pereduksi nitrogen oksida atau sulfur oksida.
5) Pembangkit Daya
Pada  pembangkit  daya,  dilengkapi  dengan  turbin  dan  generator  beserta  instalasinya (konversi  energi  uap).  Uap  akan  memutar  turbin  yang  dikopel  dengan  generator  listrik. Sehingga  daya  listrik  dapat  diproduksi  dari  proses  konversi  energi.  Besar  Daya  yang dibangkitkan  bergantung  pada  jumlah  sampah  yang  memiliki  kandungan  bahan  mudah bakar seperti serat, kertas atau limbah biomassa.
6) Pengolahan Air Limbah
Sampah  basah  pada  tempat  penimbunan  akan  menjadi  masalah  baru  yaitu  terjadinya penumpukan  air  limbah  dari  sampah  tersebut.  Sehingga  perlu  adanya  unit  pengolah  air limbah  yang  berguna  untuk  membersihkan  kandungan  organic  dan  anorgnaik  yang berbahaya bagi lingkungan.

## 3. Pembahasan
Incinerator  bekerja  pada  temperature  diantara  1000  hingga  2200  F.  Kelebihan  udara  digunakan untuk mendorong bubuh pembakaran/ asap, dan steam dengan tekanan tinggi direproduksi kedalam boiler  bed  fluida  dikirim  ke  pembangkit  listrik  sebagai  energy  pembangkit.  Gas  buang  panas  dari boiler bed fluida dikirim untuk pembersihan gas dan pemulihan panas dikirim ke pembangkit listrik untuk menghasilkan energy. Berikut diagram proses insinerasi pada limbah padat.
Gambar 2. Sistem Kerja Incinerator
Vol. 1, No. 1, pp 28 – 34 doi: 10.14710/jebt.2020.8137
1) Keuntungan
 Panas  pembakaran  dapat  dimanfaatkan  untuk  pembangkit  uap  atau  pembangkit  daya listrik.
 Mampu mereduksi atau menurunkan sebagian besar volume sampah.
 Mengurangi atau membersihkan kandungan bakteri yang menjadi pencemar lingkungan.
 Sangat tepat untuk pengolahan sampah yang membutuhkan waktu cepat
2) Kerugian
 Metode  pemisahan  sampah  berpengaruh  pada  efisiensi  dan  umur  (lifetime)  incinerator, hal  ini  karna  adanya  perbedaan  antara  bahan  muda  terbakar  dan  yang  sulit  terbakar sangat berperan dalam proses pengolahan memakai teknologi incenerator.
 Keuntungan  pemanfaatan  incenerator  adalah  kemampuannya  untuk  mereduksi  sebagian besar  volume  sampah  dari  tempat  penimbunannya  dan  dapat  membangkitkan  energi listrik.
 Kerugian  penggunaanya  disebabkan  karena  pelepasan  sejumlah  besar  CO 2 dan kecenderungan  gas  racun  yang  lepas  bersama  pelepasan  gas  buang  ke  udara  menjadi penyebab pemanasan global.
 Gas  buang  dari  proses  pembakaran  memiliki  potensi  dalam  pencemaran  lingkungan dikarenakan kandungan bahan beracun seperti substansi dioksin.
 Gas buang menjadi pembawa sebagian besar CO 2 penyebab pemanasan global.
 Abu hasil dari pembakaran mencapai 20% dari sampah yang dibakar.
 Unsur merkuri akan terlepas ke udara dalam bentuk uap yang terbawa pada gas buang.
 Berpotensi sebagai pencemar lingkungan apabila tidak dilengkapi dengan pengolahan gas buang.  Pembakaran  sampah  yang  mengandung  bahan  atau  limbah  kimia  akan melepaskan  kandungan  kadmium,  timbal  atau  bahan-bahan  yang  berpotensi  sebagai pencemar lingkungan.
 Perlu  adanya  peralatan  pengolah  gas  buang  basah  (wet  gas  )  setelah  proses  pembakaran dikarenakan gas basah ini akan dapat merusak atau sebagai gas destruktif apabila lepas ke udara. Oleh karena itu dihitung sebagai tambahan biaya dalam pemakaian incenerator.

## 4. Kesimpulan
Kecenderungan  pemakaian  teknologi  incenerator  di  negara  maju  secara  umum  masih  dibawah persentase  pengolahan  dengan  reklamasi.  Pemilihan  pemakaian  incenerator  tergantung  pada  jenis limbah  yang  akan  dibakar,  sehingga  dapat  mengoptimalkan  pemanfaatannya.  Incinerator  tidaklah lebih  baik  ketimbang  metode  gasifikasi  yang  lain  seperti  plasma.  Pengurangan  limbah  sampah perkotaan sangat bergantung dengan metode dan teknologi yang dipilih.
Keuntungan  penggunaan  incenerator  adalah  kemampuannya  untuk  mereduksi  sebagian  besar timbunan  sampah  dan  mampu  menurunkan  polusi  lingkungan  akibat  penimbunan  sampah. Sedangkan  kerugian  penggunaannya  antara  lain,  gas  buang  membawa  karbon  dioksida  (CO 2 ) sejumlah  besar  yang  akan  terlepas  ke  udara  serta  pembawa  unsur  beracun  dalam  gas.  Untuk mengendalikannya  diperlukan  peralatan  tambahan  sebelum  gas  dilepas  ke  udara,  hal  ini  berarti tambahan biaya dalam konstruksi incenerator.
Vol. 1, No. 1, pp 28 – 34 doi: 10.14710/jebt.2020.8137

## Daftar Pustaka
Antonius Indarto, Syngas Production, Applications and Environmental Impact Gary  C  Young,  2010,  Municipal  Solid  Waste  to  Energy  Conversion  ProCesses  Economic, Technical, and Renewable Comparisons-Wiley
Gomi Tokuhon, 1995, Japan SoCiety of Waste Treatment, Tokyo. Japan SoCiety of Waste Treatment, 1996, Handbook of Waste, Tokyo. Kumamoto,K. 1995, Viewpoint of Wastes Issues, Tokyo. Murata,Y.,1995, Cycle and Its Practice, Ohmu, Tokyo.
Techno  Japan,  Vol  29,  1996,  A  Monthly  Review  of  Japanese  Technology  and  Industry,  Fuji Technology Press LTD, Tokyo.
Trisaksono Bagus, Pengelolaan dan Pemanfaatan Sampah Menggunakan Metode Incinerator.