Dokumen tersebut membahas mengenai estimasi emisi gas rumah kaca akibat pengelolaan limbah padat, khususnya di tempat pembuangan akhir (TPA). Metode yang digunakan adalah metode first order decay (FOD) sesuai pedoman IPCC 2006, yang mempertimbangkan komposisi limbah, laju dekomposisi, dan faktor lain untuk memperkirakan tingkat emisi metana."

1. Dasar-dasar Estimasi Emisi GRK dari
Pengelolaan Limbah Padat
Pelatihan Inventarisasi GRK BPLHD Provinsi Lampung
Bandar Lampung, 11 April 2013
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2. 1. Sumber utama GRK dari penanganan limbah di
Indonesia
2. Estimasi Tingkat Emisi GRK Penanganan Limbah
Padat Kota dan Industri pada penanganan
limbah dengan cara:
• Penimbunan di SWDS (solid waste disposal site)
atau landfill atau TPA
• Perlakuan secara biologi
• Pembakaran
2
OUTLINE

3. 3
1. Sumber utama GRK penanganan limbah di
Indonesia

4. 2. INVENTARISASI EMISI GRK DARI
PENANGANAN LIMBAH PADAT
4
1. Penanganan/Pembuangan Limbah Padat Domestik (Kota)
− unmanaged solid waste disposal sites (open dumping)
− managed solid waste disposal sites
− uncategorised solid waste disposal sites
Di Indonesia sebagian besar  unmanaged waste disposal sites (kategori “limbah-
padat-dalam” ketebalan > 5m dan/atau water table tinggi)
Penanganan/pengolahan limbah padat industri (termasuk lumpur/sludge dari
WWT) umumnya merupakan managed waste disposal sites
Pengolahan Limbah Padat secara Biologi  composting, reaktor/digester anaerob
(fasilitas biogas)
Insinerasi dan open burning: di Indonesia umumnya open burning
Limbah lainnya (other waste)
− Clinical Waste & Hazardous Waste
− Agricultural Waste (tidak dalam pedoman ini tetapi pada AFOLU)
2. Sistem Pengolahan dan Pembuangan Limbah Cair Domestik dan Industri

5. Pengelolaan limbah yang merupakan sumber-sumber utama
emisi GRK yang tercakup dalam IPCC 2006 Guidelines
1. pengelolaan kotoran ternak (manure)masuk dalam kategori AFOLU
2. pengelolaan limbah di TPA/SWDS [#4A]
•managed SWDS (TPA yang dikelola/control landfill/sanitary landfill),
•un-managed SWDS (TPA yang tidak dikelola atau open dumping), dan
•uncategorized SWDS (TPA yang tidak dapat dikategorikan sebagai managed
maupun un-managed SWDS karena kualifikasi diantara keduanya).
3. pengelolaan limbah padat yang dibahas pada bagian lain pada IPCC 2006
•biological treatment limbah padat (pengomposan terpusat/perumahan) [#4B]
•Insinerasi/open burning (di lokasi/di luar TPA, yaitu halaman rumah, TPS, dll)
[#4C]
•operasi penutupan TPA/SWDS (penghitungan emisi GRK sistem ini
menggunakan metoda FOD dan membutuhkan data historis yang cukup
lama/lengkap).
4. pengelolaan limbah cair kota/domestik maupun limbah cair industri [#4D]
5

6. Estimasi Tingkat Emisi GRK Pengelolaan Limbah
• Laju pembentukan MSW dari beberapa tipe kota-kota di Indonesia
6
Tingkat Emisi GRK = Data Aktiftas (AD) x Faktor Emisi (EF)
Tipe Kota Ton/kapita/tahun
Kota Metropolitan 0.28
Kota Besar 0.22
Kota Sedang 0.20
Kota Kecil 0.19
Rata-rata 0.22
MSW: Municipal Solid Waste (Limbah Padat
Perkotaan)
Data: Pembentukan Limbah Padat
Data Aktivitas: Jumlah limbah padat berdasar cara
pengelolaan yang tercakup pada metodologi dlm IPCC 2006

7. Penanganan MSW secara umum di Indonesia:
−
18.4% dikumpulkan operator ke SWDS,
−
10.7% ditimbun,
−
2.3% dibuat kompos,
−
46% dibakar secara langsung bukan di insinerator,
−
7.8% dibuang ke sungai (atau kali, selokan),
−
7.7 % berserakan/dibuang sembarang tempat, dan
−
6.2 % lain-lain.
7
(*) Insinerator limbah padat perkotaan tidak digunakan di Indonesia. Data statistik
menunjukkan insinerator untuk pembakaran limbah padat perkotaan. Insinerator
yang dimaksud adalah sistem pembakaran terbuka.
Data: Solid Waste Stream / Neraca Limbah Padat

8. 4A “Solid Waste Disposal Site”
8
CH4
CO2 CH4
CO2
Electric plant
CO2
Typical gas di TPA/SWDS:
CH4: 50-60% ; gas lainnya : CO2, O2,N2,H2,CO, H2O
Emisi GRK berupa metana yang dihasilkan dari proses dekomposisi
bakterial komponen sampah yang biodegradable yang terjadi
dalam kondisi anaerobik
Note: CO2 berasal dari sampah bersifat biogenik sehingga tidak dimasukkan dalam
inventory
CO2
composting

9. Limbah padat yang dibuang/DITIMBUN di SWDS
(TPA)
• Sampah padat domestik (sampah kota) atau municipal solid
waste (MSW)
• Limbah padat industri (B3 (bahan berbahaya dan beracun)
maupun non-B3), yaitu misalnya bottom ash pembangkit listrik,
limbah lumpur/sludge instalasi pengolahan limbah (IPAL),
limbah padat industri agro (cangkang sawit/EFB), dan lain-lain,
yang umumnya dibuang pada control landfill (managed SWDS);
• Limbah padat lainnya (other waste), yaitu clinical waste (limbah
padat rumah sakit, laboratorium uji kesehatan, dan lain-lain),
hazardous waste, dan construction and demolition (limbah
konstruksi dan bongkaran bangunan), dan lain-lain;
• Agricultural waste (tidak dikelompokkan dalam sampah ini,
dibahas dalam AFOLU) 9

10. Limbah Padat PERKOTAAN DI TPA
• Limbah padat perkotaan (municipal solid waste, MSW)
umumnya didefinisikan sebagai limbah yang
dikumpulkan oleh kota atau pejabat lokal yang
berwenang
• MSW terdiri dari:

Sampah rumah tangga,

Sampah kebun dan taman, dan

Sampah komersial/lembaga/perkantoran.
10
MSW: Municipal Solid Waste (Limbah Padat Perkotaan)

11. PARAMETER-PARAMETER PENENTU EMISI GRK DI
SWDS
• Sampah yang ditumpuk di TPA/SWDS (solid waste disposal sites)
merupakan salah satu sumber emisi GRK, khususnya sampah
yang termasuk dalam kategori organik yaitu sampah makanan,
biomassa dari sampah taman (daun, ranting, kayu, dll), bahan
tekstil, dan kertas. Sampah-sampah tersebut dalam proses
dekomposisinya menghasilkan gas metana yang termasuk
dalam kategori GRK.
• Dalam konteks emisi GRK dari SWDS, salah satu parameter
lokal yang menentukan potensi emisi GRK adalah karakteristik
sampah, meliputi komposisi berat basah, dry matter content,
dan komposisi elementer (kandungan C, H, N, O) dari sampah.

12. Adalah suatu kegiatan analisis untuk memperoleh informasi mengenai
karakteristik limbah/sampah, khususnya mengenai komposisi sampah/limbah
Dalam konteks keselamatan publik:
Karakterisasi sampah berdasarkan aspek hazardous atau non hazardous
Dalam konteks sosial ekonomi:
Karakterisasi sampah berdasarkan aspek recycleable atau tidak
Dalam konteks potensi emisi GRK:
Karakterisasi sampah memberikan informasi mengenai banyaknya
komponen sampah yang dapat menghasilkan emisi metana
Dari studi komposisi sampah + Fraksi DOC (dari ultimate analysis)
Karakterisasi Limbah/Sampah
Inventory emisi GRK  diperlukan juga data jumlah sampah yang masuk ke SWDS dalam satuan massa,
Namun apabila tidak tersedia, dapat dalam satuan volume (nantinya memerlukan faktor konversi ke massa)

13. • Di kota-kota besar, sekitar 60% limbah padat dibawa/dibuang ke
SWDS di area pinggir kota atau kota-kota kecil. Sementara limbah
padat di kota-kota kecil yang dibawa ke SWDS hanya sekitar 30%
(Sumber: Lingkungan Hidup 2000-2007, BPS ).
• Komponen utama limbah padat yang dibuang di SWDS ini adalah
sampah organik. Limbah lain (plastik, logam, dll) biasanya di daur
ulang untuk dimanfaatkan kembali.
13
• Apa pengaruh dominasi campuran organik dalam limbah padat?
• Campuran organik dalam limbah padat mempengaruhi nilai DOC
dan faktor koreksi penyetaraan (corresponding) emisi CH4.
DOC: Degradable Organic Carbon (Karbon Organik yang Dapat
Terurai)

14. Kota 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Medan 181.0 176.3 176.3 247.5 247.5 247.47
Palembang 86.2 88.2 89.8 91.4 93.0 94.68
Padang 119.86 120.6 122.4 124.2 126.1 127.97
Pekanbaru 42.11 43.9 50.7 50.7 52.9 52.93
Jambi 33.31 33.93 34.6 35.2 39.4 40.88
Bandar Lampung 64.94 65.70 65.7 73.0 73.0 74.01
Pangkal Pinang 8.46 8.83 9.2 9.6 16.9 17.55
DKI Jakarta 1,646.15 1,609.94 1,763.8 1,801.28 1,892.5 1,857.56
Bandung 490.20 207.76 328.5 328.50 328.5 328.50
Semarang 197.10 197.10 197.1 197.10 197.1 197.10
Yogyakarta 100.38 100.38 100.4 114.03 115.6 117.22
Surabaya 489.10 489.10 489.1 496.40 442.7 442.67
Cilegon 15.98 16.49 16.9 17.23 17.6 17.99
Denpasar 109.50 109.50 109.5 138.99 138.1 155.78
Pontianak 20.19 20.66 20.7 20.73 20.8 20.81
Banjarmasin 31.90 32.85 32.85 36.50 43.80 43.80
Manado 72.93 73.90 74.83 46.90 105.12 106.43
Palu 59.85 61.39 62.04 62.71 60.66 44.97
Kendari 20.67 21.32 21.75 22.19 21.75 22.19
Makasar 218.78 223.67 195.28 237.40 227.03 229.21
Gorontalo 13.59 14.02 14.02 14.02 14.02 14.31
Ternate 13.85 13.92 14.15 14.38 14.62 14.86
Jayapura 29.73 30.68 31.35 32.03 32.72 33.43
TOTAL 4,065.79 3,760.22 4,020.89 4,211.96 4,321.41 4,302.31
14
Tabel MSW Disposed to SWDS di beberapa kota besar, Ggram

15. Penghitungan Tingkat Emisi GRK
Pengelolaan Limbah Padat di TPA
• Estimasi / penghitungan emisi GRK di TPA mengikuti
metodologi yang ada dalam panduan IPCC 2006 GL,
• Tingkat emisi GRK dari TPA berdasar IPCC 2006
ditentukan dengan metoda first order decay (FOD).
• Terdapat tiga tingkatan (Tier) metode FOD
15

16. 1616

17. • Tier 1: Estimasi pada metoda FOD Tier 1 menggunakan sebagian besar
data aktivitas dan parameter default (baku) IPCC 2006.
• Tier 2: Metoda FOD Tier 2 menggunakan beberapa parameter default,
tetapi memerlukan kualitas data aktivitas spesifik-negara yang bagus pada
waktu kini dan sejarah pembuangan limbah pada TPA. Data historis
pembuangan limbah untuk 10 tahun atau lebih dengan berdasarkan pada
statistik-statistik spesifik-negara, survey-survey atau sumber-sumber lain
yang sejenis. Data dibutuhkan pada jumlah-jumlah pembuangan di TPA.
• Tier 3: Metoda FOD Tier 3 didasarkan pada data aktivitas spesifik suatu
negara (lihat Tier 2) dan menggunakan metoda FOD dengan parameter
kunci yang dikembangkan secara nasional atau pengukuran yang
diturunkan dari parameter-parameter spesifik-suatu negara.
• Inventarisasi dapat menggunakan metoda spesifik-negara yang setara atau
berkualitas lebih tinggi diatas seperti yang dirumuskan dalam FOD yang
berdasarkan metoda Tier 3. Parameter-parameter kunci termasuk half life
(waktu paruh) dan penghasil metana potensial (Lo) atau kandungan DOC
dalam limbah dan fraksi DOC yang melalui proses dekomposisi (DOCf).

18. Berdasarkan metoda ini, total emisi gas CH4 pada tahun
T adalah total gas CH4 yang dihasilkan pada tahun T
dikoreksi dengan besarnya gas CH4 yang dimanfaatkan
atau dibakar.
Implementasi metode FOD menggunakan spreadsheet
sederhana dengan panduan langkah demi langkah dan
data default.
Penentuan tingkat emisi CH4 dari SWDS dengan metoda
FOD ini dapat mengunakan formula-formula berikut.
Estimasi Emisi GRK di SWDS dengan Metode FOD

19. 44 x,T T TxCH Emissions T, Ggram = CH generated - R * (1-OX )  ∑
Persamaan matematis estimasi emisi metana di TPA
Emisi pada tahun T
Jumlah dari potensi emisi pada tahun T dari
berbagai komponen sampah
Banyaknya CH4 yang direcovery untuk
dimanfaatkan atau dibakar
* Faktor
oksidasi
(fraksi)
Note *: Faktor oksidasi adalah koreksi karena adanya
oksidasi gas metana (yang tidak direcovery) di bagian
atas tumpukan sampah

20. T TCH4 generated = DDOCmdecomp * F *16/12
D D O C m a T = D D O C r e m T + ( D D O C m a T - 1 * e - k
)
D D O C m d e c o m p T = D D O C m d e c + ( D D O C m a T - 1 * ( 1 − e - k
) )
DDOCm = W*DOC*DOCf*MCF
Total DDOCm yang
terdekomposisi pada
tahun T, Gg
massa DOC tersimpan di SWDS
yang dapat terdekomposisi, Gg
DDOCm yang tidak
terdekomposisi pada tahun T, Gg
DDOCm yang terakumulasi di SWDS
pada akhir tahun T, Gg
k =konstanta reaksi, dimana k = ln(2)/t1/2 (y-1
)
t1/2= waktu paruh (y)
Gas metana yang dihasilkan dari proses dekomposisi sampah
DDOCm terdeposit di tahun T dan terdekomposisi
selama tahun T, Gg
DDOCm terakumulasi di akhir tahun T-1 dan baru
terdekomposisi selama tahun T, Gg
Metoda FOD (First Order Decay)

21. Metoda FOD (First Order Decay)
DDOCm (DOC yg dpt terdekomposisi) yang berpotensi menghasilkan metana:
(4) DDOCm terdeposit: DDOCmd(T), = W(T) • DOC * DOCf • MCF
(5) DDOCm yg tidak terdekomposisi: DDOCmrem(T) = DDOCmd(T) • e^(-k • ((13-M)/12)
(6) DDOCm yg terdekomposisi selama tahun T: DDOCmdec(T) = DDOCmd(T) • (1 – e^(-k • ((13-M)/12)))
(7) DDOCm terakumulasi pd akhir thn T: DDOCma(T) = DDOCmrem(T) + ( DDOCma(T-1) • e^-k)
(8) Total DDOCm yg terdekomposisi pd thn T: DDOCmdecomp(T) = DDOCmdec(T) + (DDOCma(T-1) • (1 - e^-
k))
(1) Persamaan dasar FOD, pers eskponensial orde-1: DDOCm = DDOCm(0) * e^-kt
(2) DDOCm yg tidak terdekomposisi: DDOCm(1) = DDOCm(0) * e^-k
(3) Massa DDOC yg terdekomposisi menjadi CH4 dan CO2 : DDOCmdecomp(1) = DDOCm(0) * (1 - e^-k)
Metana yang timbul/dihasilkan dari DOC yg terdekomposisi:
(9) CH4 generated(T) = DDOCmdecomp(T) • F • 16/12
Emisi CH4:
(10) CH4 emitted in year T = (ΣxCH4 generated (x,T) – R(T)) • (1- OX(T)) M= bulan dimulainya reaksi (waktu delay + 7),
default = 6

22. W = pop * waste generation/capita * estimasi %ke SWDS
Population:
data statistik
BPS
Penentuan DOC masing-masing komponen
sampah  dari studi komposisi sampah
Perlu pengukuran
DOC , DOCf  dari ultimate analysis
(analisis kandungan elementer C, H, N ,O)
Apabila data tidak mencukupi, estimasi massa sampah di SWDS
berdasarkan populasi dan pembangkitan/timbulan sampah per kapita.
Waste generation/capita:
National survey
Apabila data jumlah sampah yang masuk ke TPA bukan dalam satuan
massa (dalam satuan volume, m3
), maka perlu dikalikan dengan
faktor konversi/bulk density sampah (kg/m3
)
W [Ggram/tahun] = Vs [m3
/tahun] * BD [kg/m3
] * 10-6
W = [Ggram/tahun]
Volume sampah masuk ke TPA dari logbook TPA

23. DOC sampah bulk diperkirakan berdasarkan rata-rata DOC komponen-
komponen sampah yang dapat dihitung dengan menggunakan formula berikut.
DOC = (DOCi *Wi )
i
∑
Fraksi degradable organic
carbon pada sampah bulk,
Ggram C/Gram sampah
Fraksi degradable organic carbon pada
komponen sampah i (basis berat basah)
fraksi komponen sampah
jenis i (basis berat basah)

24. 24
Kandungan dry matter, karbon total, dan fraksi karbon fosil komponen sampah

25. 25
Default IPCC 2006 MCF untuk berbagai tipe TPA / landfill (SWDS)
Managed – anaerobic SWDS  MCF = 1
Managed – semiaerobic SWDS  MCF = 0.5
Unmanaged SWDS – deep (>5m waste) and/or high water table
 MCF = 0.8
Unmanaged – shallow (<5 m waste)  MCF = 0.4
Uncategorised SWDS  MCF = 0.6

26. 4B “Biological Treatment of Solid Waste”
26
•Composting
•Anaerobic digestion (biogas)

27. 27
Metodologi penentuan faktor emisi pada penghitungan CH4
dan N2O :
•Tier-1: EF default IPCC 2006
•Tier-2: EF country specific dari hasil pengukuran
•Tier-3: EF hasil pengukuran site specific (online-periodic)

28. 28
Emisi CH4= (Mi*EFi) *10-3
i
∑ -R Emisi N2O= (Mi*EFi) *10-3
i
∑
dimana:
Emisi CH4
= CH4
total pada tahun inventori, Ggram CH4
Emisi N2
O = N2
O total pada tahun inventori, Ggram N2
O
Mi = massa limbah organik yang diolah melalui proses biologi tipe i,
Ggram
EF = faktor emisi untuk pengolahan tipe i, g CH4
/kg limbah yang diolah
atau g N2
O/ kg limbah yang diolah
i = tipe pengolahan (pengomposan atau digester anaerobik)
R = jumlah CH4
yang dapat direcovery dalam tahun inventori, Ggram
CH4
Penghitungan emisi GRK dari Proses Biological Treatment

29. 4C “Incineration and Open Burning of Waste”
29
• Metode yang umum digunakan dalam penghitungan emisi
CO2 dari pengelolaan limbah dengan proses insinerasi dan
open burning adalah berdasarkan pada perkiraan kandungan
karbon fosil dalam limbah yang dibakar, dikalikan dengan
faktor oksidasi, dan konversi (jumlah karbon fosil yang
dioksidasi) ke CO2.
• Data aktivitas adalah masukan limbah menuju insinerator
atau jumlah limbah yang dibakar terbuka (open burned), dan
faktor emisi didasarkan pada jumlah karbon fosil limbah yang
dioksidasi.
• Data relevan termasuk jumlah dan komposisi limbah,
kandungan dry matter, kandungan jumlah karbon, fraksi
karbon fosil dan faktor oksidasi.

30. 30
SWi
= berat (basah) limbah padat yang dibakar di insinerator atau secara open burning,
Ggram/tahun
dmij
= fraksi dry matter di dalam limbah (basis berat basah)
CFij
= fraksi karbon di dalam dry matter (kandungan karbon total)
FCFij
= fraksi karbon fosil di dalam karbon total
OFij
= faktor oksidasi (fraksi)
44/12 = faktor konversi dari C menjadi CO2
i = jenis limbah: yang biasa dibakar dalam insinerator adalah ISW (industrial solid waste)
yang meliputi limbah B3, clinical waste, dll; limbah padat domestik tidak diinsinerasi
tetapi ditimbun di landfill atau dibakar langsung (open burning)
j = komponen sampah padat yang dibakar contoh: plastik, kertas, karet & kulit, dll
Emisi CO2
, Ggram/tahun = SWi *Ʃij
(WFij *dmij *CFij *FCFij *OFij) *44/12
Penghitungan emisi GRK dari Proses Pembakaran Limbah Padat
Emisi CO2
, Ggram/tahun = SWi * dmi * CFi * FCFi * OFi * 44/12
Apabila data limbah padat yang berbasis komponen diketahui maka
persamaan yang dipakai adalah sbb:

31. 31
• Asumsi-asumsi untuk menghitung emisi GRK Insinerasi :
− limbah yang diinsinerasi adalah limbah padat B3 (majun, filter PTL,
kemasan kertas atau plastik yang terkontaminasi B3, limbah medis,
dll) tidak termasuk limbah padat domestik sehingga dry matter
pada limbah diasumsikan 0.9 (0.85 – 1.0);
− fraksi karbon dalam dry matter diasumsikan 0.7 (0.45 – 0.75)
mengingat komponen utama limbah adalah plastik, kertas, karet
(limbah makanan dan kayu tidak ada);
− fraksi karbon fosil diasumsikan 0.9 (karena mayoritas limbah yang
dibakar adalah plastik);
− faktor oksidasi diasumsikan sama dengan 1;
− faktor emisi menggunakan default IPCC 2006 (untuk tipe
insinerator: stoker)

32. 32
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG