Insinerasi

Tipe insinerator

Insinerator adalah tempat untuk pembakaran sampah. Insinerator modern memiliki fasilitas mitigasi polusi seperti pembersihan gas. Terdapat beberapa tipe insinerator: piringan bergerak, piringan tidak bergerak, rotary kiln, dan fluidised bed

Piringan bergerak

Salah satu jenis insinerator adalah piringan bergerak (moving grate). Insinerator jenis ini memungkinkan pemindahan sampah ke ruang pembakaran dan memindahkan sisa hasil pembakaran tanpa mematikan api. Satu wadah piringan bergerak dapat membakar 35 metrik ton sampah perjam. Jenis insinerator ini dapat bergerak ribuan jam pertahun dengan hanya satu kali berhenti, yaitu pada saat inspeksi dan perawatan.
Sampah diintroduksi ke "mulut" insinerator, dan pada lubang di ujung lainnya sisa hasil pembakaran dikeluarkan. Udara yang dipakai dalam proses pembakaran disuplai melalui celah piringan. Aliran udara ini juga bertujuan untuk mendinginkan piringan tersebut. Beberapa jenis insinerator piringan bergerak juga memiliki sistem air pendingin di dalamnya.
Suplai udara pembakaran sekunder dilakukan dengan memompa udara menuju bagian atas piringan. Jika dilakukan dengan kecepatan tinggi, hal ini dapat memicu turbulensi yang memastikan terjadinya pembakaran yang lebih baik dan surplus oksigen. Turbulensi ini juga penting untuk pengolahan gas sisa hasil pembakaran sampah.
Fasilitas insinerasi harus didesain untuk memastikan bahwa gas sisa hasil pembakaran mencapai temperatur 850 ᵒC selama dua detik untuk memecah racun kimia organik. Untuk lebih memastikan hal tersebut, biasanya diperlengkapi dengan pembakar yang pada umumnya memakai bahan bakar minyak, yang lalu dibakar ke insinerasi untuk mendapatkan panas yang memadai.
Gas sisa hasil pembakaran lalu didinginkan. Panas yang ada ditransfer menjadi uap dengan memaparkannya pada sistem pompa air. Uap ini lalu digunakan untuk menggerakkan turbin. Gas yang telah melalui pendinginan dipompakan ke fasilitas sistem pembersihan.

Piringan tetap

Ini adalah tipe yang lebih tua dan sederhana. Piringan tetap yang tidak bergerak berada di bagian bawah insinerator dengan bukaan pada bagian atas atau samping untuk memasukan sampah dan bukaan lainnya untuk memindahkan bahan yang tidak terbakar (abu, logam, dan sebagainya).

Penggunaan panas

Panas yang diproduksi oleh insinerator bisa digunakan untuk membuat uap yang bisa dipakai untuk menggerakkan turbin dengan maksud menghasilkan listrik. Total energi bersih yang dihasilkan dari satu ton sampah adalah 3 MWh panas dan 2/3 MWh energi listrik.
Untuk panas pembakaran pada insinerator menurut Amdal ada beberapa parameter yang mesti di perhatikan, yang pertama ialah efisiensi panas 40-80 %, kehilangan panas 19-55 % dan konsumsi bahan bakar 40-90%. Hal ini di utamakan nuntuk tercapainya proses degradasi sampah yang optimal.

Polusi

Insinerasi memiliki sejumlah output seperti abu dan emisi ke atmosfer berupa gas sisa hasil pembakaran. Sebelum melewati fasilitas pembersihan gas, gas-gas tersebut mungkin mengandung partikulat, logam berat, dioksin, furan, sulfur dioksida, dan asam hidroklorat.
Dalam sebuah penelitian tahun 1994, Delaware Solid Waste Authority menemukan bahwa untuk sejumlah energi yang sama yang dihasilkan, insinerator menghasilkan hidrokarbon, SO₂, HCl, CO, dan NOₓ lebih sedikit dibandingkan pembangkit listrik dengan bahan bakar batu bara, tetapi lebih banyak daripada pembangkit listrik dengan bahan bakar gas alam.
Umumnya, pemecahan dioksin membutuhkan temperatur tinggi untuk memicu pemecahan termal terhadap ikatan molekular. Pembakaran plastik yang tidak mencapai temperatur yang diperlukan akan melepaskan dioksin dalam jumlah signifikan ke udara.
Insinerator modern didesain untuk mencapai pembakaran dengan suhu tinggi. Biasanya dilengkapi dengan pembakar yang memakai bahan bakar minyak. Temperatur yang dibutuhkan adalah 850 ᵒC dalam waktu setidaknya dua detik guna memecah dioksin.
Emisi gas lainnya adalah CO₂ sebagai hasil dari proses pembakaran sempurna. Pada temperatur ruang dan tekanan atmosfer, satu ton sampah padat dapat menghasilkan 1 ton gas CO₂. Jika sampah dibuang ke lahan pembuangan, satu ton sampah padat dapat menghasilkan 62 meter kubik metana karena dekomposisi anaerobik. Metana sejumlah ini memiliki efek rumah kaca dua kali lebih berbahaya daripada 1 ton CO₂.
Bahan beracun lainnya yang keluar dari gas yang dihasilkan dari sisa pembuangan di antaranya sulfur dioksida, asam hidroklorat, logam berat, dan partikel halus. Uap yang terkandung dalam gas menciptakan bagian yang dapat terlihat dari gas yang umumnya transparan sehingga menyebabkan polusi dapat terlihat.
Pembersihan gas sisa pembakaran yang dapat berpotensi menjadi polutan dilakukan melalui berbagai proses. Partikulat dikumpulkan dengan filtrasi partikel yang pada umumnya berupa electrostatic precipitator dan/atau baghouse filter. Yang terakhir umumnya sangat efisien untuk mengumpulkan partikel halus. Dalam penelitian oleh kementrian lingkungan hidup Denmark pada tahun 2006, rata-rata emisi partikulat per energi yang dihasilkan oleh sampah yang dibakar berada di bawah 2,02 gram per Giga Joule.
Pembersih gas asam digunakan untuk menghilangkan asam hidroklorat, asam nitrat, asam hidrofluorat, merkuri, timbal, dan logam berat lainnya. Sulfur dioksida dapat dihilangkan dengan desulfurisasi menggunakan cairan limestone yang diinjeksikan ke gas sisa hasil pembakaran sebelum menuju ke filtrasi partikel.
Gas NOₓ adalah gas lainnya yang harus direduksi dengan katalis amonia di konverter katalitik atau dengan reaksi bertemperatur tinggi dengan amonia. Logam berat diadsorpsi dengan bubuk karbon aktif yang lalu dikumpulkan di filtrasi partikel.
Insinerasi juga memproduksi abu ringan yang dapat bercampur dengan udara di atmosfer dan abu padat, sama seperti ketika batu bara dibakar. Total abu yang dirpoduksi berkisar antara 4-10% volume dan 15-20% massa sampah sebelum dibakar. Abu ringan berkontribusi lebih pada potensi gangguan kesehatan karena dapat berbaur pada udara dan berisiko terhirup paru-paru. Berbeda dengan abu padat, abu ringan mengandung konsentrasi logam berat (timbal, kadmium, tembaga, dan seng) lebih banyak daripada abu padat namun lebih sedikit kandungan dioksin dan furan. Abu padat jarang mengandung logam berat dan tidak dikategorikan sebagai sampah berbahaya sehingga aman untuk dibuang ke lahan pembuangan sampah. Namun perlu diperhatikan agar pembuangan abu padat tidak mengganggu keadaan air tanah karena abu padat dapat terserap ke dalam tanah.
Polusi lainnya adalah bau, tetapi bau dan debu telah ditangani dengan baik pada fasilitas insinerasi terbaru. Sampah diterima dan disimpan dalam ruangan bertekanan udara rendah dengan aliran udara menuju ke dalam ruang pembakaran sehingga sangat kecil kemungkinan bau akan lepas menuju atmosfer dan menimbulkan ketidaknyamanan pada lingkungan sekitar.