Program Pascasarjana Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin Pengolahan Limbah Padat: Gasifikasi Plasma 1 Sampah adalah hal yang tidak bisa lepas dari kehidupan masyarakat dimanapun ia berada. Sampah dapat menimbulkan masalah kesehatan dan keselamatan lingkungan, bila tidak dikelola dengan baik. Permasalahan muncul khususnya di kota-kota besar di Indonesia, ketika masyarakat menolak keberadaan lahan tempat pengolahan sampah di sekitar pemukiman mereka. Semakin tinggi harga lahan, semakin mempersulit kondisi sistem persampahan yang tepat sasaran. Oleh karena itu berbagai solusi teknologi penanggulangan sampah dari negara-negara maju sudah pernah ditawarkan namun teknologi-teknologi tersebut masih saja membutuhkan berbagai kajian khusus. Salah satu teknologi terkini yang diperkirakan akan menjadi solusi terbaik adalah pemanfaatan teknologi plasma, atau lebih dikenal dengan nama gasifikasi plasma (gasification) dan pengkristalan atau vitrifikasi (vitrification) A. Definisi Plasma merupakan kondisi gas terionisasi yang terjadi di alam seperti halilintar dan aurora. Namun, plasma juga dapat dibuat yakni dengan metode electrical discharge. Metode ini dilakukan dengan menambahkan energi pada gas sehingga elektron terlucuti dari atom. Plasma yang terbentuk akan memiliki suhu yang sangat tinggi. Gasifikasi merupakan metode mengkonversi secara termokimia bahan bakar padat menjadi bahan bakar gas (syngas) dalam wadah gasifier dengan menyuplai agen gasifikasi seperti uap panas, udara dan lainnya. Metode gasifikasi dinilai lebih menguntungkan dan gas pembakaran lebih bersih dibanding pembakaran langsung. Gasifikasi plasma merupakan suatu metode efektif dalam menguraikan berbagai senyawa organik dan anorganik menjadi elemen- elemen dasar dari sebuah senyawa, sehingga elemen-elemen tersebut dapat digunakan kembali (reuse) dan didaur ulang (recycle). Teknologi plasma sudah dikenal hampir tiga perempat abad, dan diterapkan lebih dari setengah abad di bidang metalurgi dalam pemroresan produksi baja
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
1
Sampah adalah hal yang tidak bisa lepas dari kehidupan masyarakat
dimanapun ia berada. Sampah dapat menimbulkan masalah kesehatan dan
keselamatan lingkungan, bila tidak dikelola dengan baik. Permasalahan
muncul khususnya di kota-kota besar di Indonesia, ketika masyarakat
menolak keberadaan lahan tempat pengolahan sampah di sekitar
pemukiman mereka. Semakin tinggi harga lahan, semakin mempersulit
kondisi sistem persampahan yang tepat sasaran. Oleh karena itu berbagai
solusi teknologi penanggulangan sampah dari negara-negara maju sudah
pernah ditawarkan namun teknologi-teknologi tersebut masih saja
membutuhkan berbagai kajian khusus. Salah satu teknologi terkini yang
diperkirakan akan menjadi solusi terbaik adalah pemanfaatan teknologi
plasma, atau lebih dikenal dengan nama gasifikasi plasma (gasification) dan
pengkristalan atau vitrifikasi (vitrification)
A. Definisi
Plasma merupakan kondisi gas terionisasi yang terjadi di alam
seperti halilintar dan aurora. Namun, plasma juga dapat dibuat yakni
dengan metode electrical discharge. Metode ini dilakukan dengan
menambahkan energi pada gas sehingga elektron terlucuti dari atom.
Plasma yang terbentuk akan memiliki suhu yang sangat tinggi.
Gasifikasi merupakan metode mengkonversi secara termokimia
bahan bakar padat menjadi bahan bakar gas (syngas) dalam wadah gasifier
dengan menyuplai agen gasifikasi seperti uap panas, udara dan lainnya.
Metode gasifikasi dinilai lebih menguntungkan dan gas pembakaran lebih
bersih dibanding pembakaran langsung.
Gasifikasi plasma merupakan suatu metode efektif dalam
menguraikan berbagai senyawa organik dan anorganik menjadi elemen-
elemen dasar dari sebuah senyawa, sehingga elemen-elemen tersebut
dapat digunakan kembali (reuse) dan didaur ulang (recycle). Teknologi
plasma sudah dikenal hampir tiga perempat abad, dan diterapkan lebih
dari setengah abad di bidang metalurgi dalam pemroresan produksi baja
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
2
kualitas tinggi. Hampir dua puluh tahun terakhir, teknologi ini diterapkan
pula dalam proses pemusnahan berbagai jenis sampah. Gasifikasi plasma
penghancur sampah telah diterapkan di sejumlah negara maju, baik yang
terpasang tetap di TPA, maupun dalam bentuk pemusnah berjalan
(mobile).
B. Proses Gasifikasi Plasma
Plasma yang sangat panas dibentuk oleh ionisasi gas (yaitu oksigen
di bawah tekanan normal) di dalam ruang busur nyala dari daya tegangan
listrik tinggi sampai 20 MW (Mega Watt). Teknologi plasma sendiri dapat
menimbulkan panas lebih dari 20.273oC (empat kali panas permukaan
matahari), dimana pada temperatur 15.000oC saja, panas plasma akan
mampu merubah alumina (bijih bauksit) menjadi batu safir imitasi.
Penggunaan plasma pemusnah sampah menerapkan panas 1.400 oC
sampai 6.000 oC. Pada temperatur tinggi ini semua senyawaan di dalam
sampah seperti logam-logam, bahan berbahaya, bahan silikon dan
sebagainya benar-benar melebur tervitifikasi menjadi betuk padatan gelasi
sebagai terak yang tidak berbahaya. Plastik, senyawaan biologis dan
kimiawi, serta gas beracun terurai sempurna sebagai unsur gas hilang
pijar (umumnya membutuhkan sekitar 1500oC) menjadi gas-gas
sederhana, terutama H2 dan CO2 , disebut gas sintetis yang merupakan
produk sampingan utama sebuah penghancur sampah plasma.
Gambar 1. Terak gelasi (a) butir logam (b) dan serat batu (c) yang dihasilkankan dari bahan yang tervitifikasi dalam proses plasma
(sumber: HowStuffWorks. Inc).
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
3
Berbeda dengan proses pembakaran insinerasi biasa, sistem
gasifikasi plasma dapat dioperasikan dengan proses pirolisis, proses
gasifikasi atau proses ganda-pilih pirolisis dan gasifikasi. Dalam tujuan-
tujuan lingkungan dan pembangkitan listrik, dimana bahan bakar yang
digunakan adalah masa bio (bersumber dari produk agrikultur, silvikultur
dan forestri dan/atau limbah-limbahnya), proses pirolisis dimaksudkan
sebagai proses untuk mencapai tujuan carbon negative, sedang gasifikasi
cenderung sebagai proses yang lebih efisien untuk pencapaian carbon
neutral. Disebut carbon negative karena julah CO2 yang dihasilkan lebih
kecil dengan jumlah CO2 yang diserap tanaman yang digunakan sebagai
bahan bakar. Arang kemudian digunakan untuk menyuburkan kembali
tanah-tanah yang telah rusak. Cara ini juga bertujuan menggatikan bahan
bakar fosil milik bumi yang telah lama dieksploitasi oleh manusia. Sedang
pada cara carbon neutral diartikan sebagai jumlah CO2 yang dihasilkan
proses plasma akan sama dengan CO2 yang diserap tanaman untuk
pertumbuhannya yang kemudian tanaman tersebut digunakan kembali
sebagai bahan bakar (siklus tertutup).
Sedangkan dalam pemusnahan sampah, bahan sampah berasal dari
bahan organik, fosil dan bahan lain dari perut bumi. Oleh karenanya gas
buang yang dihasilkan tidak sebersih bahan masa bio. Oleh karenanya
sebuah konverter penghancur sampah dilengkapi oleh sebuah penangkap
gas dan partikulat (scrubber), sehingga gas yang kemudian digunakan
pada proses selanjutnya yang menggunakan gas langsung menghasilkan
gas buang kembali yang benar-benar bersih (zero emission). Apabila
produk gas dikonversikan ke dalam bentukan bahan energi lainnya, maka
bahan konversi sudah benar-benar bersih dari bahan pengotor atau
beracun, sehingga produk buangnya pun tetap bersih. Contoh konversi gas
sintetis menjadi minyak diesel non aromatis diakui lebih besih dibanding
minyak diesel dari fosil.
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
4
Komponen terpenting dari sistem plasma gasifikasi dan vitrifikasi
adalah sebuah reaktor plasma, yang dapat terdiri dari sebuah plasma torch
atau lebih. Plasma torch dapat dibentuk dengan memberikan tegangan DC
pada dua buah elektroda. Selanjutnya dengan memberikan gas yang
dilewatkan pada kedua elektroda tadi, terbentuklah plasma torch dengan
memiliki suhu yang sangat tinggi antara 5000 oC hingga 10000 oC.
Gambar 2. Penampang Busur Plasma (sumber: http://www.netl.doe.gov)
Gambar 3. Busur Plasma
(sumber: http://www.netl.doe.gov) Plasma reaktor dioperasikan pada kondisi sub-stoichiometric atau
tanpa oksigen yang masuk dalam plasma reaktor, sehingga tidak terjadi
proses pembakaran. Jadi sistem plasma gasifikasi dan vitrifikasi ini bukan
sebuah insinerator atau tungku pembakaran lainnya. Dengan suhu yang
dapat mencapai 10000 oC, plasma dapat menguraikan berbagai senyawa
beracun dalam waktu 1/1000 detik sehingga dapat mengeliminasi proses
pembentukan gas beracun yang biasanya terjadi pada sebuah pembakaran