Insinerasi
Insinerasi atau pembakaran sampah (bahasa Inggris: "incineration") adalah teknologi pengolahan sampah yang melibatkan pembakaran bahan organik. Insinerasi dan pengolahan sampah bertemperatur tinggi lainnya didefinisikan sebagai pengolahan termal. Insinerasi material sampah mengubah sampah menjadi abu, gas sisa hasil pembakaran, partikulat, dan panas. Gas yang dihasilkan harus dibersihkan dari polutan sebelum dilepas ke atmosfer. Panas yang dihasilkan bisa dimanfaatkan sebagai energi pembangkit listrik.
Insinerasi dengan "energy recovery" adalah salah satu teknologi sampah-ke-energi ("waste-to-energy", WtE). Teknologi WtE lainnya adalah gasifikasi, pirolisis, dan fermentasi anaerobik. Insinerasi juga bisa dilakukan tanpa "energy recovery". Insinerator yang dibangun beberapa puluh tahun lalu tidak memiliki fasilitas pemisahan material berbahaya dan fasilitas daur ulang. Insinerator ini dapat menyebabkan bahaya kesehatan terhadap pekerja insinerator dan lingkungan sekitar karena tingginya gas berbahaya dari proses pembakaran. Kebanyakan insinerator jenis ini juga tidak menghasilkan energi listrik.
Insinerator mengurangi volume sampah hingga 95-96%, tergantung komposisi dan derajat "recovery" sampah. Ini berarti insinerasi tidak sepenuhnya mengganti penggunaan lahan sebagai area pembuangan akhir, tetapi insinerasi mengurangi volume sampah yang dibuang dalam jumlah yang signifikan.
Insinerasi memiliki banyak manfaat untuk mengolah berbagai jenis sampah seperti sampah medis dan beberapa jenis sampah berbahaya di mana patogen dan racun kimia bisa hancur dengan temperatur tinggi.
Insinerasi sangat populer di beberapa negara seperti Jepang di mana lahan merupakan sumber daya yang sangat langka. Denmark dan Swedia telah menjadi pionir dalam menggunakan panas dari insinerasi untuk menghasilkan energi. DI tahun 2005, insinerasi sampah menghasilkan 4,8% energi listrik dan 13,7% panas yang dikonsumsi negara itu. Beberapa negara lain di Eropa yang mengandalkan insinerasi sebagai pengolahan sampah adalah Luksemburg, Belanda, Jerman, dan Perancis.
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"
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 C 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.
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).
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.
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, SO, HCl, CO, dan NO lebih sedikit dibandingkan pembangkit listrik dengan bahan bakar batu bara, namun 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 C dalam waktu setidaknya dua detik guna memecah dioksin.
Emisi gas lainnya adalah CO sebagai hasil dari proses pembakaran sempurna. Pada temperatur ruang dan tekanan atmosfer, satu ton sampah padat dapat menghasilkan 1 ton gas CO. 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 CO.
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 NO 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, namun 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.