gasifikasi plasma.pdf
Post on 26-Oct-2015
274 Views
Preview:
DESCRIPTION
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
dari insinerator.
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
5
Temperataur ekstrim seperti di atas hanya akan didapat jika kita
menggunakann sistem plasma torch. Suhu ini sangat diperlukan dalam
menguraikan molekul senyawa organik menjadi senyawa dasar gas
seperti karbon monooksida dan hidrogen. Demikian pula halnya dengan
senyawa anorganik selain dapat dilelehkan menjadi molten glass yang
kemudian mengkristal (vitrified).
Umumnya ada tiga reaksi yang terjadi pada proses plasma
gasification dalam menghasilkan synthesis gas (syngas) yaitu:
a. Gasifikasi atau Thermal Cracking
Pada proses ini molekul berukuran besar diuraikan menjadi gas
yang molekulnya lebih kecil dan ringan. Proses pyrolisa ini
menghasilkan gas hidrokarbon dan gas hidrogen. Umumnya terbentuk
radikal dalam proses ini dengan berbagai cara. Hasil akhir dari proses
ini adalah hidrokarbon ringan seperti metan dan hidrogen.
b. Oksidasi Parsial
Oksidasi parsial dapat menghasilkan karbon monooksida, dan
dengan proses oksidasi yang lebih rumit akan menghasilkan
karbondioksida dan air. Karbondioksida dan air adalah merupakan
hasil terakhir dari sebuah proses oksidasi.
c. Reaksi Reforming
Reaksi yang terjadi merupakan kombinasi dari reaksi-reaksi
yang terjadi selama proses gasifikasi berlangsung. Sebagai contoh,
karbon dapat bereaksi dengan air dan menghasilkan karbon
monooksida dan hidrogen, atau karbon dapat bereaksi dengan karbon
dioksida dan mengasilkan dua buah molekul karbon monooksida.
Reaksi reforming ini memiliki kemungkinan untuk membentuk fuel gas.
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
6
Gambar. Proses Gasifikasi Plasma
(sumber: http://www.energyinsight.info)
Gasifikasi proses akan dikontrol pada suhu plasma plume 4000-
5000 oC, dengan suhu syngas yang keluar dari reaktor 1250-1450 oC.
Dengan mempertahankan suhu tersebut, dapat diminimalisai ukuran
reaktor dan dapat menghasilkan syngas sebagai fuel gas dalam jumlah
yang besar. Selain itu, konstruksi material yang tahan panas yang akan
dipergunakan dapat direduksi. Suhu ini pun dapat dioperasikan pada
tekanan kamar, sehingga mengurangi desain chamber pressure yang
mahal.
C. Hasil Proses Gasifikasi Plasma
Tujuan dari sebuah pemusnah sampah plasma adalah
kemampuannya dalam keberhasilan memusnahkan atau mengurangi
jumlah sampah. Biasanya gas sintetis yang merupakan produk sampingan
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
7
utama nampak seperti produk utama. Sebagai contoh adalah produk
sebuah pemusnah sampah berbasis proses ganda plasma gasifikasi-
pirolisis dapat dimanfaatkan sebagai berikut:
Gambar. Beberapa produk hasil gasifikasi plasma
(sumber: http://recoveredenergy.com)
1. Listrik
Bahan bakar pembangkitan Listrik turbin gas dan/atau turbin
uap. Besarnya listrik yang dapat dibangkitkan bergantung jenis sampah
yang diproses. Bila sampah mengandung banyak bahan karbon
(organik), gas yang dihasilkan juga lebih banyak. Saat ini busur plasma
uang memroses sampah 3.000 ton/hari memasok listrik sebanyak
98.000 rumah skala orang AS, pada pembangkit listrik 120 MW
(GeoPlasma, AS).
2. Bahan Fuel Cell
Gas yang paling sederhana H2 digunakan sebagai bahan bakar
ekologis di dalam perangkat fuel cell, perangkat semacam batere yang
mengkonversikan reaksi H2 dan O2 menjadi air, serta pembangkitan
panas dan energi listrik.
3. Air Bersih
Pada proses gasifikasi, selain air yang terdapat pada sampah
basah, ditambah pula air proses yang diuapkan antara 1/3 sampai 1/2
dari berat sampah awal, serta air yang diuapkan untuk boiler pada
proses pembangkitan turbin uap. Uap air dikonversikan dalam proses
gasifikasi menjadi gas sintetis. Pada penggunaan gas sintetis untuk
bahan termal pembangkitan akan dihasilkan kembali air kondensasi
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
8
yang bersih. Jadi proses ini juga dapat dimanfaatkan sebagai proses
pengolahan air limbah menjadi air bersih.
4. Biofuel
Proses berbasis katalis akan mengkonversikan gas sintetis
menjadi bagian sama besar secara bersamaan cairan etanol dan
metanol. Bahan ini digunakan untuk imbuhan bahan bakar otomotif
bensin dan diesel yang lebih ramah lingkungan. Biaya pembuatan
bahan ini sangat mungkinhanya jatuh pada Rp 300 - Rp 2.700 per
liternya, bergantung kepada besar tungku pemusnah sampah.
Sebelumnya metanol dibuat dari gas alam atau dari bio-fuel. Secara
teotitis 1.000 ton sampah dapat dikonversikan menjadi 160 Kilo-liter
metanol atau ethanol. Bergantung pula kepada jenis sampah dan
pemakaian balik energi yang dibutuhkan untuk proses pemusnahan.
Pada tingkat organik tinggi,maka produksi likuid metanol dan etanol
akan lebih besar.
5. Barang dan Logam Bernilai Jual
Rekoveri (pengambilan kembali) logam-logam dari proses
penguraian sampah akan menyumbang bahan baku bagi industri
metalurgi. Selain logam fero dan non fero, juga direcoveri belerang.
6. Terra-preta
Terra preta atau arang pertanian bisa dihasilkan oleh proses
plasma secara pirolisis, dimana arang dihasilkan dari pembakaran
sampah organik. Bergantung kepada jenis awal sampah serta tingkat
toksisitas dan kadar mineral sampah, arang merupakan jenis penyubur
tanah yang cukup handal dengan jumlah antara 20% sampai 25% dari
berat sampah awal.
7. Terak
Terak yang dihasilkan dari sisa proses penguraian sampah
dibekukan dengan penyiram air sehingga menjadi padatan beku.
Namun apabila terak dihembus udara, maka terak akan membeku
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
9
dalam bentuk serabut batu (glass wool). Serat batu digunakan sebagai
insulator, untuk menyerap tumpahan minyak dan polutan di perairan,
atau untuk media tanaman pertanian hidroponik. Saat ini serat batu
dibuat dari batuan mineral yang dilelehkan dalam tungku berbahan
bakar fosil dan dibentuk menjadi serat. Sudah barang tentu harga serat
batu dari sampah akan jauh lebih murah dan lebih ramah lingkungan.
Penggunaan serat sebagai insulator pun berarti penghematan energi
didalam kegiatan lainnya. Banyaknya terak yang diperoleh pada
umumnya sekitar 20% berat atau 5% volumetris dari sampah yang
diproses. Terak dapat dipisahkan menjadi terak gelasi yang digunakan
untuk bahan bangunan atau penetarsi jalan.
D. Keunggulan Gasifikasi Plasma
Bagi kebanyakan, pembakaran sampah akan menimbulkan dampak
ekologi seperti halnya pembakaran konvensional insinerator. Tidak ada
sesuatu proses dengan energi secara gratis (2nd Thermodynamics Law,
entrophy), namun bagaimana suatu kerusakan ekologi dan lingkungan
hidup dapat dikurangi (yang berupa energi negatif) oleh jumlah energi
yang (jauh) lebih kecil dampaknya.
Di masa depan, plasma gasifikasi dan vitrifikasi akan menjadi solusi
terbaik dalam pengolahan sampah. Hal ini dapat dilihat dari alur proses
gasifikasi dan vitrifikasi sampah beserta keluaran (output) yang
dihasilkannya. Plasma gasifikasi dan vitrifikasi dikenal sebagai teknologi
bersih, di mana sisa akhir dari proses pengolahannya kebanyakan
merupakan synthesis gas yang terdiri dari gas karbon monooksida dan
hidrogen, dan kerak logam yang sudah bukan Bahan Berbahaya Beracun.
Tiga konsep lingkungan yang menarik dalam gasifikasi plasma
pemusnahan sampah, adalah bahwa selain mengurangi jumlah sampah
yang merusak lingkungan, juga bahwa:
1. Proses mengkonversikan bahan organik menjadi produk yang dapat
digunakan untuk pembangkitan energi lainnya, artinya melakukan
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
10
penghematan penggunaan sumber energi fosil dan/atau bentuk energi
terbarukan lainnya.
2. Proses plasma dapat menguraikan senyawaan berbahaya dan beracun
menjadi unsur-unsur asal dan sederhana, sehingga tidak lagi berbahaya
bagi lingkungan.
3. Proses merekoveri bahan ikutan sampah menjadi bahan-bahan yang
memilki nilai lebih baik, seperi berbagai logam yang dapat
dikembalikan ke industri metalurgi, sehingga mengurangi penggunaan
sumber daya alam bahan tambang. Demikian pula dengan bahan-bahan
non logam yang dikonversikan menjadi terak, selain menghemat
sumber daya alam bahan galian industri, sejumlah bahan logam
berbahaya terperangkap di dalam terak dan saat digunbakan untuk
bahan konstruksi, bahan ini tidak terlarutkan oleh fluida, sehingga
bahan aman digunakan.
Gambar 5 . Gasifikasi Plasma mengonversikan bahan masuk bernilai rendah
menjadi produk energi bernilai tinggi (sumber : Djatnika, 2007).
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
11
Gambar 7. Perbandingan dam polutan kriteria dari pemusnahan sampah menjadi energi (sumber: Djatnika, 2007)
DAFTAR PUSTAKA
Anis, Samsudin, dkk. 2009. Studi Eksperimen Gasifikasi Sekam Padi pada
Updraft Circulating Fluidized Bed Gasifier. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim
Anonim, 2012. Gasification Plasma. http://www.netl.doe.gov. Diakses
tanggal 3 April 2012. Makassar Anonim, 2011. Technology and Trash: Plasma Gasification.
http://www.talismark.com. Diakses tanggal 3 April 2012. Makassar Anonim, 2009. Teknologi Plasma untuk Penanggulangan Sampah.
http://chik4maru.wordpress.com. Diakses tanggal 3 April 2012. Makassar
Anonim, 2007. Plasma Gasification Process Description Overview.
http://recoveredenergy.com. Diakses tanggal 3 April 2012. Makassar
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
12
DAFTAR PUSTAKA
Anis, Samsudin, dkk. 2009. Studi Eksperimen Gasifikasi Sekam Padi pada
Updraft Circulating Fluidized Bed Gasifier. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim
Anonim, 2012. Gasification Plasma. http://www.netl.doe.gov. Diakses
tanggal 3 April 2012. Makassar Anonim, 2011. Technology and Trash: Plasma Gasification.
http://www.talismark.com. Diakses tanggal 3 April 2012. Makassar Anonim, 2009. Teknologi Plasma untuk Penanggulangan Sampah.
http://chik4maru.wordpress.com. Diakses tanggal 3 April 2012. Makassar
Anonim, 2007. Plasma Gasification Process Description Overview.
http://recoveredenergy.com. Diakses tanggal 3 April 2012. Makassar Djatnika, Sunda Djaja. 2007. Penerapan Teknologi Plasma pada
Pemusnahan Sampah Kota. Tenik Metalurgi. Intitut Teknologi Bandung.
DAFTAR PUSTAKA
Anis, Samsudin, dkk. 2009. Studi Eksperimen Gasifikasi Sekam Padi pada
Updraft Circulating Fluidized Bed Gasifier. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim
Anonim, 2012. Gasification Plasma. http://www.netl.doe.gov. Diakses
tanggal 3 April 2012. Makassar Anonim, 2011. Technology and Trash: Plasma Gasification.
http://www.talismark.com. Diakses tanggal 3 April 2012. Makassar Anonim, 2009. Teknologi Plasma untuk Penanggulangan Sampah.
http://chik4maru.wordpress.com. Diakses tanggal 3 April 2012. Makassar
Anonim, 2007. Plasma Gasification Process Description Overview.
http://recoveredenergy.com. Diakses tanggal 3 April 2012. Makassar
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
13
Teknologi Plasma
Teknologi Plasma
Pengelolaan sampah telah menjadi permasalahan yang serius bagi setiap
daerah di Indonesia. Telah tertanam dalam benak masyarakat bahwa
penanggulangannya ialah dengan membuangnya. Namun, masalah baru
muncul ketika sampah-sampah buangan sudah tidak dapat lagi ditampung
karena habisnya lahan pembuangan sampah. Oleh karena itu, diperlukan
solusi yang mampu menjawab permasalahan tersebut. Salah satu solusi yang
dapat digunakan ialah melalui teknologi gasifikasi plasma yang
diperkenalkan di Indonesia oleh peneliti muda dalam bidang teknologi
plasma, Dr.Anto Tri Sugiharto.
Sebelumnya, apa itu plasma?
Kelebihan Teknologi
Gasifikasi plasma merupakan teknologi yang menjanjikan dan efektif untuk
proses pengolahan sampah. Teknologi ini diharapkan mampu menjadi sarana
membuat sampah menjadi benda yang bernilai ekonomis. Di samping itu,
keberadaan teknologi ini diharap mampu menjadi solusi dari krisis energi di
masa mendatang sebab mampu menghadirkan sampah sebagai sumber
energi baru yang murah dan terbarukan.
Filosofi Zero-Waste (Tanpa-Limbah), yaitu daurulang seluruh bahan kembali
ke alam atau ke pasar sebagai unsur ekonomi, dengan penekanan pada
perlindungan kesehatan manusia dan alam, tampaknya mendekati produk
yang dihasilkan melalui proses gasifikasi plasma. Teknologi plasma
merupakan teknologi yang telah mapan. Industri baja sejak lama
menggunakan teknologi ini untuk melelehkan baja. Plasma adalah gas yang
terionisasi dalam udara superpanas. Sebuah busur (torch) plasma
memanaskan udara secara reguler. Temperatur di dalam busur sampai
mencapai 14.000 oC. Akibatnya, temperatur di luar yang berkontak dengan
bahan yang akan didestruksi akan mempunyai temperatur sampai 4.400 oC.
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
14
Sumber enersi dari busur adalah listrik. Udara super panas ini akan secara
termal mendegradasi material yang kontak dengannya. Gasifikasi plasma
menggunakan sumber panas dari luar untuk menggasifikasi material.
Temperatur yang sangat tinggi tersebut kemudian perlu diturunkan sampai
300oC atau kurang sesuai dengan standar yang berlaku. Dengan demikian
akan terjadi penurunan sensible heat, yang akan menghasilkan uap
bertekanan tinggi yang kemudian dapat diumpankan pada turbin uap untuk
menghasilkan enersi listrik. Sampah diumpankan ke transformer termal yang
dikenal sebagai reaktor atau plasma gasifier. Busur (torches) plasma yang
terletak di dasar reaktor akan menghasilkan panas, dengan suhu berkisar
antara 2.750 - 4.400 oC (5.000 –8.000oF), bandingkan dengan WTE modern
yang baik, yang hanya bekerja dengan temperature paling tinggi 1.200 oC.
Karena prosesnya destruksi total secara termal, maka tidak dibutuhkan
pemilahan atau pre-treatment sampah terlebih dahulu, kecuali pemotongan
untuk menyesuaiakan dengan kebutuhan reactor, seperti kulkas, AC dsb.
Barang-barang elektrik-elektronik tersebut merupakan hal yang biasa
dijumpai dalam rantai pengelolaan sampah di negara maju, walaupun
mereka sudah menerapkan upaya daurulang
dengan teknologi canggih. Freon pada AC harus dikeluarkan terlebih dahulu.
Limbah medical biasanya diolah terpisah dari sampah. Teknologi ini dapat
memproses segala jenis bahan, tidak membutuhkan pemilahan dan tidak
terpengaruh oleh kadar air bahan yang dimasukkan. Temperatur tinggi dari
busur plasma, akan melelehkan seluruh bahan anorganik yang ada. Tanah
kaca dsb akan leleh menjadi unsurunsur membentuk vitrified (molten) glass.
Unsurunsur logam juga leleh dan membentuk unsureunsur logam, yang
dapat dipisahkan dari residu berbentuk gelas. Hampir seluruh karbon yang
terkandung dari material yang diolah akan dikonversi menjadi bahan bakar
gas. Produk tar dan arang tidak terjadi, karena semuanya ikonversi menjadi
gas. Tidak terbentuk furan atau dioxin. Sebagian besar partikulat
dikembalikan kembali ke proses, sehingga dapat bergabung menjadi vitrified
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
15
glass. Praktis tidak ada abu seperti dalam proses insinerasi/WTE, sehingga
tidak butuh lagi landfill, kecuali untuk bahan dasar yang belum mempunyai
nilai ekonomi. Gas keluar dari cerobong juga akan menjadi bersih karena
tidak dihasilkan partikulat atau fly ash. Gas buang yang dihasilkan lebih
bersih dibanding proses gasifikasi biasa, dan hanya mengandung sangat
sedikit elemen-elemen dalam partikulat. Elemenelemen pencemar udara
yang masih tersisa seperti HCl, sulfur tetap perlu ditangani sebagaimana
layaknya seperti dalam proses WTE.
Perbedaan dasar teknologi gasifikasi plasma dengan gasifikasi biasa adalah
pada temperature yang digunakan untuk mendestruksi material.
Gasifikasi biasa bekerja pada rentang temperature 370 – 815 oC. Gasifikasi
merupakan partial combustor dimana hanya sebagian karbon yang di-”bakar”
untuk mendukung reaksi, karena temperatur rendah tidak akan dapat
menguraikan seluruhnya. Produk yang dihasilkan tidak sebersih gasifikasi
plasma. Permasalahan utama gasifikasi adalah timbulnya tar yang sulit
dikeluarkan dari reaktor. Adanya arang sebagai residu membutuhkan
landfill. Selain itu, sampah harus cukup kering, berukuran yang relatif
homogen.
Seperti halnya pirolisis dan gasifikasi, material organic tidak terbakar seperti
di WTE, tetapi langsung ditransformasi menjadi gas sebagai CO, H2, nitrogen
dan uap air, yang sebagian masih mengandung enersi.
Gas ini merupakan sumber enersi lain, selain panas yang dihasilkan. Bila
mengadung komponen khlor, maka elemen ini dengan cepat akan bereaksi
dengan H+ membentuk HCl.
Hasil dan Manfaatnya
a. Syngas dan Uap
Proses konversinya menghasilkan syngas (synthetic gas) panas dengan
kisaran suhu 1000¬¬ºC yang kaya akan CO2 dan H2 serta bahan yang tak
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
16
dapat diuraikan lagi seperti logam dan gelas (kaca). Syngas kemudian masuk
ke dalam tempat manajemen kualitas dari gas tersebut.
Syngas dapat digunakan sebagai untuk memproduksi listrik. Proses
pembangkitan energi listrik mengacu pada kombinasi siklus pembangkitan
tenaga sebab tenaga listrik yang dihasilkan diperoleh dari syngas dan uap
yang terbentuk selama proses konversi berlangsung. Syngas yang bersih dan
dingin kemudian disalurkan ke dalam peralatan pembangkit tenaga yang
berhubungan seri dengan turbin uap. Dalam proses ini, listrik dibangkitkan
petama kali.
Sisa pembakaran dari peralatan pembangkitan tenaga ini digunakan untuk
menciptakan uap di ketel pengendali panas sisa pembakaran. Sisa
pembakaran yang telah didinginkan dan ramah lingkungan dalam ketel
tersebut kemudian dilepaskan ke udara. Kemudian uap yang dihasilkan dari
proses gasifikasi dan yang berasal dari ketel pengendali panas sisa
pembakaran itu dimasukkan ke dalam turbin uap untuk membangkitkan
listrik lebih banyak. Sebagai bahan perbandingan, di Amerika pembangkit
listrik jenis ini telah mampu mengolah sampah sebesar 30 juta ton setiap
tahunnya dan mampu membangkitkan listrik sebesar 2816 Megawatt per
jam.
b. Sampah non-organik
Produk lain dari proses gasifikasi plasma adalah sampah non-organik seperti
logam. Logam akan mencair dan terkumpul di bagian dasar ruang
pembakaran menjadi kerak sehingga dapat diambil dan digunakan kembali
untuk industri logam atau campuran aspal.
Program Pascasarjana
Ilmu & Teknologi Pangan Universitas Hasanuddin
Pe
ng
ola
ha
n L
imb
ah
Pa
da
t: G
asifik
asi P
lasm
a
17
top related