Modul Ajar · Perencanaan Tempat Pemrosesan Akhir Sampah
Pengelolaan Gas TPA: tangkap, bakar, manfaatkan
Tujuan pembelajaran
Setelah mempelajari bab ini, kamu akan mampu…
Kata kunci
Kata kunci Bab 6
6.1 · Pembentukan
Pembentukan, tahapan, dan komposisi gas
Metana terutama terbentuk dari selulosa dan hemiselulosa. Sisa makanan umumnya menghasilkan gas lebih cepat, sedangkan lignin dan bahan inert hampir tidak menyumbang metana.
Gas TPA terbentuk melalui penguraian anaerobik fraksi organik. Sisa makanan memiliki potensi pembentukan metana yang tinggi, kertas dan kardus berada pada tingkat menengah, sedangkan ranting dan daun lebih rendah. Karena fraksi sisa makanan pada sampah Indonesia relatif besar, pola pembentukan gasnya dapat berbeda dari TPA di negara beriklim sedang.
Tabel 6.1 — Tahapan dan gas dominan
| Tahap | Gas dominan | Waktu tipikal |
|---|---|---|
| I Aerobik | CO₂; O₂ habis | Hari–minggu |
| II Transisi | CO₂ naik | Minggu |
| III Asam | CO₂; H₂; pH 5–6 | Bulan–tahun |
| IV Metanogenik | CH₄ 45–60 %; CO₂ 40–60 % | Puluhan tahun |
| V Maturasi | CH₄ turun; udara masuk | Puluhan tahun |
Bahaya: metana meledak pada 5–15 % volume di udara; H₂S melumpuhkan penciuman pada konsentrasi tinggi; gas menggeser oksigen di ruang tertutup.
Rujukan baru Bab 6: TPA 10 tahun, M1 = 28.000 Mg/th tumbuh 2 %/th, total 306.592 Mg, luas 5,80 ha, tropis basah. Puncak terjadi sekitar penutupan — sistem wajib hidup 20 tahun pascatutup (PermenPU Pasal 69).
6.2 · Estimasi
Mengestimasi timbulan gas dengan model peluruhan orde satu
Nilai L0 menentukan total potensi gas, sedangkan k menentukan kecepatan pembentukannya. Keduanya perlu dipilih sesuai karakteristik sampah dan iklim.
Satu kohor. k (1/th), L0 (m³ CH₄/Mg), M massa kohor, t umur.
LandGEM v3.02 membagi tiap massa tahunan menjadi 10 bagian 0,1 tahun. Nilai bawaan AS: CAA 170/0,05; Inventory 100/0,04; arid 0,02; bioreaktor 96/0,70.
IPCC: DOCf=0,5; F=0,5; MCF 1,0 terkelola / 0,8 dalam ≥5 m / 0,4 dangkal / 0,6 tak terkategori. k per fraksi tropis basah: sisa makanan 0,40; taman 0,17; kertas 0,07; kayu 0,035.
Tabel 6.2 — k terbobot rujukan baru (Pers. 6.4)
| Komponen | f | k | f·k |
|---|---|---|---|
| Sisa makanan | 0,45 | 0,40 | 0,1800 |
| Taman | 0,07 | 0,17 | 0,0119 |
| Kertas/karton | 0,10 | 0,07 | 0,0070 |
| Tekstil | 0,05 | 0,07 | 0,0035 |
| Kayu | 0,10 | 0,035 | 0,0035 |
| Terurai 0,77 → k̄ | 0,27 | ||
IPCC tidak memakai rata-rata terbobot (menerapkan k per fraksi lalu menjumlahkan); Pers. 6.4 hanya untuk banding setara LandGEM. Jangan pakai bawaan tanpa penyesuaian — baca sebagai batas bawah.
Kalkulator 6.1
Membandingkan pengaruh nilai k terhadap kurva gas
Nilai k yang lebih tinggi menghasilkan puncak gas lebih awal dan lebih besar, tetapi durasinya lebih pendek. Perbedaan ini sangat memengaruhi keputusan pemanfaatan energi.
Pers. 6.1–6.2
Simulator timbulan 40 tahun
Rujukan baru: 10 kohor, total 306.592 Mg
Acuan: Q11 997.153 vs 2.590.263; Q20 695.690 vs 228.039. Titik potong menentukan berapa lama pembangkit layak.
6.3 · Penangkapan
Merancang penangkapan gas dan mencegah migrasi lateral
Sistem aktif dapat menangkap gas lebih baik daripada ventilasi pasif jika didukung penutup yang baik. Radius pengaruh setiap sumur harus diuji di lapangan.
Tabel 6.3 — Spesifikasi penangkapan
| Komponen | Ketentuan |
|---|---|
| Ventilasi vertikal | Bronjong Ø400 mm, batu 50–100 mm; pipa berlubang Ø150 mm |
| Jarak pasif / aktif | 50–70 m (Pt S-07-2000-C) / 25–50 m intensif |
| ROI | 15–50 m; uji vakum lapangan |
| Vakum | 25–75 mm air (250–750 Pa); O₂ <5 % |
| Ambang | 25 % LEL di bangunan (1,25 %); 100 % LEL di batas (5 %) |
Pola segitiga sama sisi. Pelajaran Loscoe (1986): gas bermigrasi ±100 m saat tekanan turun 29 mbar/7 jam — pantau di batas tapak, bukan hanya permukaan.
Vakum yang terlalu besar dapat menarik udara ke dalam timbunan. Tanda awalnya adalah kenaikan O₂ dan N₂ serta penurunan CH₄ dan CO₂. Kondisi ini dapat menghambat metanogen dan meningkatkan risiko kebakaran bawah permukaan.
Kalkulator 6.2 · Contoh 6.1
Jumlah sumur — kuadratik terhadap ROI
Acuan: 5,80 ha, R=30 m → As 2.338 m², N=25, s=52 m (masuk 50–70 m).
Pers. 6.5–6.6
Kalkulator sumur segitiga
R 40/30/20/15 → N 14/25/56/100; s 69/52/35/26 m. Pasang mengikuti penahapan zona Bab 3.
6.4 · Emisi & bau
Mengendalikan emisi dan bau gas TPA
Penangkapan gas merupakan pengendalian utama. Suar bakar, oksidasi pada penutup, dan pemantauan bau melengkapinya.
Suar bakar mengubah CH₄→CO₂ (GWP 28→1): terbuka 95–98 %, tertutup 98–99,9 % (1.000 °C, 0,3 dtk). Lapangan rata-rata 91,1 % — selisih kecil melipatgandakan lolos 5×. Pantau nyala dan kadar CH₄ masuk; gas <11 MJ/m³ sulit terbakar.
Oksidasi penutup (metanotrof): IPCC 0,1 untuk penutup tanah/kompos terkelola, nol untuk lainnya. Urutan: kurangi tertangkap dulu, baru oksidasi. Biocover kompos/arang potensial untuk Indonesia tetapi data tropis terbatas.
Tabel 6.4 — Baku kebauan (KEP-50/1996)
| Senyawa | Baku (ppm) |
|---|---|
| Amonia | 2,0 |
| Metil merkaptan | 0,002 |
| H₂S | 0,02 |
| Metil sulfida | 0,01 |
| Stirena | 0,1 |
H₂S tercium 0,5 ppb — 40× di bawah baku 20 ppb. Pengendali: penutupan harian, bukaan aktif kecil (Bab 5), penyangga hijau (Bab 4), penangkapan berfungsi.
6.5 · Energi & GRK
Menilai potensi energi dan pengurangan emisi
Pembahasan ini menilai potensi teknis gas TPA. Skala sistem perlu disesuaikan dengan kemampuan operasi dan pemeliharaan jangka panjang.
Tabel 6.5 — Jalur pemanfaatan
| Jalur | Efisiensi | Catatan |
|---|---|---|
| Panas langsung | Tinggi | Butuh pengguna dekat tapak |
| Kompor komunal | Tinggi | Talangagung: 8–10 m³/jam, 200–300 KK, >1 dasawarsa |
| Mesin gas | 30–40 % | Paling lazim; H₂S rendah |
| Turbin/mikroturbin | Setara/rendah | Butuh pasokan besar-mantap |
| Biometana | — | Investasi besar (CO₂, H₂S, siloksan) |
P (kW); Q (m³/jam); HHV 35,8 MJ/m³; η desimal; 3,6 MJ/jam→kW.
GWP 27,9 (biogenik AR6); ρ 0,717 kg/m³. Contoh 6.4 rujukan baru: tanpa tangkap 46.635 ton CO₂e/th; 50 %+98 % → 23.835 (kurang 49 %); 50 %+91,1 % → 25.622 (45 %); 20 %+98 % → 37.515 (20 %).
Benowo 1,65 MW (~5,5 GWh/th, CF 38 %) vs Talangagung kompor sederhana. Dari 12 kota prioritas hanya 2 beroperasi hingga 2025 — bukti skala harus sepadan kemampuan 20 tahun.
Kalkulator 6.3 · Contoh 6.3–6.4
Daya dan emisi — ηc paling menentukan
Acuan: Q11 2.590.263 m³/th → P ≈515 kW pada ηc 50 %, η 35 %; energi 1.713–3.832 MWh/th.
Pers. 6.7–6.9
Kalkulator daya & emisi
Pada th-20 (228.039 m³/th) daya tinggal ±45 kW — jangan tetapkan kapasitas dari puncak. Bahkan skenario terbaik menyisakan ±46 % emisi; pengurangan mendasar = kurangi organik masuk TPA.
Rangkuman
Hal penting yang perlu diingat
- Gas TPA terutama terbentuk dari fraksi organik yang mudah terurai. Komposisi sampah dan iklim memengaruhi pola pembentukannya.
- Fase metanogenik dapat berlangsung puluhan tahun sehingga sistem penangkapan dan pengendalian gas perlu direncanakan hingga masa pascatutup.
- L0 menentukan total potensi gas, sedangkan k menentukan kapan gas terbentuk. Nilai parameter harus disesuaikan dengan kondisi tropis basah.
- Jumlah sumur ditentukan oleh radius pengaruh yang perlu diuji di lapangan. Pengaturan vakum harus mencegah masuknya udara berlebih.
- Pantau migrasi gas pada batas tapak, kinerja suar bakar, serta keluhan bau sebagai indikator dini masalah operasi.
- Pemanfaatan energi harus menggunakan estimasi yang konservatif dan disesuaikan dengan kemampuan operasi serta pemeliharaan jangka panjang.
Checkpoint
Uji pemahamanmu
Enam soal: total vs k, default LandGEM, ROI kuadratik, udara berlebih, ηc, bau.
Diskusi
Pertanyaan diskusi
Buka petunjuk untuk mulai pembahasan.
Latihan
Latihan mandiri
Tandai tugas yang selesai; progres tersimpan di perangkat ini.
Referensi