JURNAL REVIEW - LIFE CYCLE ASSASSMENT (LCA) PADA PRODUKSI KERTAS DARI AMPAS TEBU PDF

Preview

Summary

LCA (LIFE CYCLE ASSASSMENT) PADA PRODUKSI KERTAS DARI AMPAS TEBU Makalah Review Jurnal ROZANA F152120061 SEKOLAH PASCASARJANA DEPARTEMEN TEKNIKMESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2013 DAFTAR ISI DAFTAR ISI ...........................................................

Description

LCA (LIFE CYCLE ASSASSMENT) PADA PRODUKSI KERTAS DARI AMPAS TEBU

Makalah Review Jurnal

ROZANA F152120061

SEKOLAH PASCASARJANA DEPARTEMEN TEKNIKMESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2013

DAFTAR ISI DAFTAR ISI ............................................................................................................... DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... PENDAHULUAN ........................................................................................................ LCA (LIFE CYCLE ASSASSMENT) .......................................................................... Definisi Tujuan dan Ruang Lingkup ................................................................... Inventarisasi Siklus Hidup (LCI) ......................................................................... Penilaian Dampak Siklus Hidup (LCIA) .............................................................. Penilaian Siklus Hidup dan Interpretasi (LCAI) .................................................. PROSES PEMBUATAN KERTAS DARI AMPAS TEBU ........................................... Persiapan Ampas Tebu ...................................................................................... Produksi Pulp ..................................................................................................... Produksi Kertas .................................................................................................. LCA (LIFE CYCLE ASSASSMENT) PADA PRODUKSI KERTAS DARI AMPAS TEBU ........................................................................................... Definisi Tujuan dan Ruang Lingkup ................................................................... Unit Fungsional ................................................................................................... Asumsi ................................................................................................................ Inventarisasi Siklus Hidup .................................................................................. Penilaian Dampak Siklus Hidup ......................................................................... KESIMPULAN ............................................................................................................ REKOMENDASI ......................................................................................................... DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................

i ii 1 2 2 2 2 3 4 4 5 6 7 7 8 8 8 8 13 14 15

i

DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Jalur Dampak yang Menghubungkan Emisi Untuk Beberapa Kategori Kerusakan ....................................................... Gambar 2. Siklus Hidup Kertas dari Kayu ................................................................. Gambar 3. Pengangkutan Ampas Tebu Melalui Sabuk Konveyor dari Pabrik Tebu ke Pabrik Kertas ............................................................ Gambar 4. Proses Memasak Pulp di Pabrik Pabrik Kertas ....................................... Gambar 5. Penyaringan dan Pembersihan Pulp di Pabrik Kertas ............................. Gambar 6. Siklus Hidup Kertas dan Batasan Sistem ................................................ Gambar 7. Dampak Proses Produksi Kertas dari Semua Input untuk Memproduksi Satu Metrik Ton Kertas Selama Satu Tahun ........... Gambar 8. Nilai Input dalam Persentase terhadap Dampak Pemanasan Global untuk Memproduksi Satu Metrik Ton Kertas untuk Satu Tahun ..................................................................................... Gambar 9. Nilai Input dalam Persentase untuk Pengasaman Deplesi Abiotik dan Eutrofikasi untuk Memproduksi Satu Ton Metrik Kertas untuk Satu Tahun ................................................ Gambar 10. Nilai Input dalam Persentase untuk Ekotoksisitas Manusia Air Tawar, Laut dan Darat untuk Memproduksi Satu Metrik Ton Kertas untuk Satu Tahun ..............................................

3 5 4 6 6 7 9

10

11 12

ii

I. PENDAHULUAN Kemasan adalah elemen fundamental dari hampir setiap produk makanan dan sumber penting dari beban lingkungan dan limbah. Kemasan mengisolasi makanan dari faktor yang mempengaruhi penurunan kualitas seperti oksigen, kelembaban dan mikroorganisme, dan menyediakan pelindung selama transportasi dan penyimpanan. Kemasan produk makanan menyajikan tantangan yang cukup besar untuk industry makanan dan industri minuman, dan meminimalkan kemasan serta optimalisasi memodifikasi kemasan makanan primer dan sekunder menyajikan kesempatan bagi industri-industri. Produksi pulp dan kertas adalah industri terbesar didunia dan setiap Negara masing-masing memiliki fasilitasnya. Produksi kertas dunia pada tahun 1997 mencapai 299 juta MT. 75% dari produksi kertas dan kardus dunia (1997) terfokus pada 10 negara yaitu: USA (80 juta MT), Jepang (31 juta MT), China (27 juta MT), Kanada (19 juta MT), Jerman (16 juta MT), Finlandia (12 juta MT), Swedia (10 juta MT), Perancis (9 juta MT), Korea Selatan (8,5 juta MT), Italia (7,5 juta MT) (Smith, 2002). Permintaan kertas dan karton dunia diprediksi tumbuh sekitar 2,1% sampai tahun 2020 dan pertumbuhan tercepat di Eropa Timur, Asia (kecuali Jepang) dan Amerika Latin. Sektor pulp dan kertas adalah salah satu konsumen utama sumber daya berserat kayu yang memiliki dampak signifikan pada perubahan iklim dengan mempengaruhi sumber daya hutan. Ada dua jenis kertas yang diproduksi: (a) Menggunakan kayu (murni) sebagai bahan baku dan (b) menggunakan bahan non-murni seperti kanaf dan ampas tebu (Poopak and Agamuthu, 2011). Kepedulian terhadap lingkungan telah menyebabkan daur ulang mengalami peningkatan dengan pesat. Daur ulang secara luas dianggap bermanfaat bagi lingkungan dan kondusif untuk pembangunan ekonomi yang berkelanjutan. Hal ini meringankan kelangkaan sumber daya, menurunkan permintaan untuk ruang TPA dan umumnya melibatkan penghematan konsumsi energi. Daur ulang limbah telah dianalisis dari perspektif siklus hidup dalam sejumlah studi selama 10 – 15 tahun terakhir. Pertanyaannya adalah apakah daur ulang benar – benar pilihan terbaik. Karena pengumpulan bahan daur ulang memiliki dampak tersendiri terhadap lingkungan, terutama energi yang digunakan dalam pengumpulan dan pemilahan, dan yang timbul dari penggunaan bahan daur ulang dalam menghasilkan produk baru. Pertanyaan ini memiliki banyak dimensi (ekonomi, teknis, social, dan lingkungan) (Craighill dan Powell, 1996). Ada beberapa studi yang menerapkan Life Cycle Assessment (LCA) dalam produk pulp dan kertas. Dalam penelitian mereka, mereka menemukan pemakaian energi dan konsumsi air, gas rumah kaca (GRK), emisi metana, klorin dan bahan baku yang digunakan non-murni. Makalah ini bertujuan untuk mengidentifikasi semua dampak proses pembuatan kertas di Iran, dengan menggunakan LCA sebagai alat analisisnya.

1

II. LCA (LIFE CYCLE ASSASSMENT) Penyediaan barang atau jasa secara kolektif memberikan kontribusi untuk dampak lingkungan. Penilaian siklus hidup (LCA) adalah alat untuk membandingkan pilihan produk dan untuk mengidentifikasi peluang untuk mengurangi dampak terkait. LCA memberikan wawasan yang komplek bagi banyak peraturan dan resiko yang berorientasi proses dan penilaian dampak. Fokus dari LCA biasanya pada kontribusi terhadap dampak skala regional dan global, termasuk konsumsi sumber daya. Semua tahapan dalam siklus hidup produk dapat mengakibatkan dihasilkannya limbah, emisi dan konsumsi sumber daya. Perubahan lingkungan ini berkontribusi terhadap lingkungan, seperti perubahan iklim, penipisan lapisan ozon, pembentukan asap, eutrofikasi, pengasaman, stress toksikologi terhadap kesehatan manusia dan ekosistem, penipisan sumber daya, dan kebisingan, dan lain – lain. LCA membantu mengambil keputusan memperhitungkan kontribusi terhadap dampak – dampak tersebut, serta kemungkinan yang terjadi di banyak tahapan dalam siklus hidup produk, yaitu selama ekstraksi bahan baku, akuisisi energy, produksi, manufaktir, penggunaan, penggunaan kembali, daur ulang, sampai ke pembuangan akhir (Pennington DW and Rydberg T, 2005). Ada empat fase utama dalam LCA seperti yang disarankan dalam ISO 14040: 1. Definisi Tujuan dan Ruang Lingkup (ISO 14040) Dalam definisi tujuan dan ruang lingkup, penggunaan hasil sudah diidentifikasi, menyatakan ruang lingkup penelitian ini, unit fungsional didefinisikan, dan strategi dan prosedur untuk pengumpulan data dan jaminan kualitas data sudah ditentukan. Definisi tujuan dan ruang lingkup merupakan komponen yang paling penting dari sebuah LCA karena penelitian ini dilakukan sesuai dengan pernyataan yang dibuat dalam fase ini, yang mendefinisikan tujuan studi, produk yang diharapkan dari penelitian ini, batasan sistem, unit fungsional (FU) dan asumsi. Batasan sistem sering digambarkan oleh masukan umum dan diagram alir output. Semua operasi yang berkontribusi terhadap siklus hidup produk, proses, atau jatuh kegiatan dalam batas-batas sistem. Tujuan dari FU adalah untuk menyediakan unit referensi dimana data persediaan dinormalisasi. Definisi FU tergantung pada kategori dampak lingkungan dan tujuan penyelidikan. Fungsional unit sering berdasarkan massa dari produk yang diteliti. Namun, nilai gizi dan ekonomi produk dan luas lahan juga digunakan (Roy P et al., 2009). 2.

Inventarisasi Siklus Hidup (LCI) (ISO 14041). Fase ini adalah pekerjaan yang paling intensif dan memakan waktu dibandingkan dengan fase lain dalam LCA, terutama karena pengumpulan data. Pengumpulan data dapat memakan waktu jika database yang tersedia kurang baik dan jika pelanggan dan pemasok tidak bersedia untuk membantu. Banyak database LCA ada dan biasanya dapat dibeli bersama – sama dengan perangkat lunak LCA. Data transportasi, ekstraksi bahan baku, pengolahan bahan, produksi biasanya digunakan produk seperti plastik dan kardus, dan pembuangan tersebut biasanya ditemukan dalam database LCA. Data dari database dapat digunakan untuk produk dengan proses yang tidak tertentu, seperti data umum tentang produksi listrik, batu bara atau kemasan. Untuk data produk-spesifik, data khusus yang diperlukan. Data harus mencakup semua input dan output dari proses. Input adalah energi (terbarukan dan non-terbarukan), air, bahan baku, dan lain – lain. Output adalah produk dan produk turunannya, dan emisi (CO2, CH4, SO2, NOx dan CO) ke udara, air dan tanah (total suspended solids: TSS, biologi kebutuhan oksigen: BOD, kebutuhan oksigen kimia: COD dan senyawa klorin organik: AOXs) dan timbulan sampah (limbah padat: MSW dan tempat pembuangan sampah) (Roy P et al., 2009). 3.

Penilaian Dampak Siklus Hidup (LCIA) (ISO 14042). Penilaian dampak digunakan untuk mengidentifikasi potensi pengaruh lingkungan yang signifikan dengan menggunakan hasil analisis dampak siklus hidup (LCIA). LCIA sangat berbeda dari teknik yang lain seperti penilaian dampak lingkungan (AMDAL) dan penilaian risiko karena pendekatan menggunakan unit fungsional. LCIA terdiri dari empat unsur yaitu: klasifikasi, karakterisasi, normalisasi dan pembobotan dimana normalisasi dan bobot adalah elemen opsional (Sharaai et al., 2011).

2

Klasifikasi adalah proses penugasan dan agregasi awal data LCI ke dalam kelompok dampak umum. Karakterisasi adalah penilaian besarnya dampak potensi masing-masing aliran persediaan ke dampak yang sesuai lingkungan (misalnya, pemodelan dampak potensial dari karbon dioksida dan metana pada pemanasan global). Karakterisasi menyediakan cara untuk langsung membandingkan hasil LCI dalam setiap kategori. Faktor karakterisasi yang sering disebut sebagai faktor kesetaraan. Normalisasi mengungkapkan dampak potensial dalam cara-cara yang dapat dibandingkan (misalnya, membandingkan dampak pemanasan global karbon dioksida dan metane untuk dua pilihan). Penilaian/pembobotan adalah penilaian relative pentingnya beban lingkungan diidentifikasi dalam klasifikasi, karakterisasi, dan tahap normalisasi dengan memberi mereka pembobotan yang memungkinkan untuk dibandingkan atau dikumpulkan. Kategori dampak mencakup efek global (global warming, ozon deplesi, dan lain - lain), efek daerah (asidifikasi, eutrofikasi, pembentukan fotooksidan, dan lain - lain), dan lokal efek (gangguan, kondisi kerja, efek dari limbah berbahaya, efek limbah padat,dan lain lain) (Roy P et al., 2009).

Gambar 1. Jalur Dampak yang Menghubungkan Emisi Untuk Beberapa Kategori Kerusakan. 4.

Penilaian Siklus Hidup dan Interpretasi (LCIA) (ISO 14043). Tujuan dari LCA adalah untuk menarik kesimpulan yang dapat mendukung keputusan atau dapat memberikan hasil yang mudah dipahami dari LCA. Inventarisasi dan hasil penilaian dampak dibahas bersama-sama dalam kasus LCIA, atau inventarisasi hanya dalam kasus analisis LCI, dan isu – isu lingkungan yang signifikan diidentifikasi untuk kesimpulan dan rekomendasi sesuai dengan tujuan dan ruang lingkup penelitian. Ini adalah teknik yang sistematis untuk mengidentifikasi dan menghitung, memeriksa dan mengevaluasi informasi dari hasil LCI dan LCIA, dan berkomunikasi secara efektif. Penilaian ini dapat mencakup perbaikan ukuran kuantitatif dan kualitatif, seperti perubahan produk, proses dan aktivitas desain, penggunaan bahan baku, industri pengolahan, penggunaan konsumen dan pengelolaan limbah.

3

III. PROSES PEMBUATAN KERTAS DARI AMPAS TEBU Kertas terbuat dari serat tanaman yang disebut selulosa yang ditemukan dalam kayu. Selulosa harus dikonversi menjadi bubur/pulp sebelum digunakan untuk memproduksi kertas. Untuk memulai proses pembuatan kertas, serat yang dipulihkan dicabik dan dicampur dengan air untuk membuat pulp. Pulp dicuci, disempurnakan dan dibersihkan, kemudian beralih menjadi lumpur di beater (Gambar 2). Saat ini, dengan pembangunan dan ekonomi yang cepat pertumbuhan penduduk, permintaan kertas telah meningkat secara global. Permintaan yang lebih atas kertas membutuhkan lebih banyak bahan kayu. Pemanenan kayu yang tidak terkendali dapat menyebabkan deforestasi, perubahan iklim, dan lain – lain. Namun, memproduksi satu ton metrik kertas dari bahan non-murni seperti ampas tebu, kanaf dan bambu dapat 3 menyimpan 17 pohon, 3,3 meter kubik (m ) dari ruang TPA, 360 L air, 100 L bensin, 60 pon polutan udara dan 10.401 kilowatt listrik. Selain itu, GRK seperti karbon dioksida (CO2), Metana (CH4) dannitrous oksida (N2O) merupakan komponen penting dari atmosfer bumi. Gas-gas ini bertindak seperti selimut, perangkap panas di sekitar bumi dan suhu yang diperlukan untuk kehidupan manusia. Namun, aktivitas antropogenik seperti pembakaran bahan bakar fosil, pembukaan lahan dan deforestasi bisa menebal selimut rumah kaca yang berarti, dapat berpengaruh pada perubahan iklim (Poopak and Agamuthu, 2011). 1.

Persiapan Ampas Tebu Bahan yang digunakan dalam pabrik kertas ini berasal dari ampas tebu. Bahanbahan tersebut dikirim ke pabrik kertas melalui pipa atau sabuk konveyor dan energi yang digunakan untuk ini adalah listrik. Menggunakan limbah pertanian daripada kayu memiliki tambahan keuntungan dan mengurangi deforestasi. Karena dengan fakta bahwa ampas tebu membutuhkan bahan kimia pemutih lebih sedikit dari pulp kayu. Sehingga dapak bahan kimia pemutih seperti klorin terhadap lingkungan dapat diminimalkan. Ampas tebu mengandung 65 - 68% serat, 25 sampai 30% empulur, gula 2% dan 1 sampai 2% mineral. Setelah melewati proses depithing, dimana serat dipisahkan dari empulur, ampas siap digunakan untuk pulp dan proses penggilingan kertas (Poopak and Agamuthu, 2011)

Gambar 3. Pengangkutan Ampas Tebu Melalui Sabuk Konveyor dari Pabrik Tebu ke Pabrik Kertas.

4

Gambar 2. Siklus Hidup Kertas dari Kayu 2.

Produksi Pulp Tujuan dari proses ini adalah untuk memproduksi pulp yang dapat digunakan untuk penggilingan kertas. Selama penggilingan pulp, beberapa sub proses seperti memasak, mencuci, penyaringan, dan pemutihan dilakukan (Gambar 4 dan 5). Di tahap final yaitu bleaching, Cl (gas klorin) dan NaOH digunakan untuk mengubah cairan hitam (pulp hitam) menjadi warna putih dan proses ini biasanya dilakukan tiga kali (Poopak and Agamuthu, 2011).

5

Gambar 4. Proses Memasak Pulp di Pabrik Pabrik Kertas

Gambar 5. Penyaringan dan Pembersihan Pulp di Pabrik Kertas. 3.

Produksi Kertas Penggilingan kertas adalah proses terakhir dalam memproduksi kertas. Pulp akan melalui beberapa proses hingga menjadi kertas. Pulp tidak cukup untuk membuat kertas sehingga di bagian ini bahan seperti kraft ditambahkan untuk meningkatkan pulp. Kertas yang berwarna putih dipotong menurut ukuran A4. Pada tahap ini, kelembaban di kertas dikurangi menjadi 55 sampai 60% (Poopak and Agamuthu, 2011).

6

IV. LCA (LIFE CYCLE ASSASSMENT) PADA PRODUKSI KERTAS DARI AMPAS TEBU 1.

Definisi Tujuan dan Ruang Lingkup Tujuan dari studi LCA adalah untuk mengevaluasi dampak lingkungan dari proses pembuatan kertas dan mengidentifikasi input yang memiliki potensi mempengaruhi lingkungan dari pembuatan kertas dalam memproses satu metrik ton kertas untuk satu tahun. Lingkup dari studi LCA (Batas sistem) dalam penelitian ini adalah pada produksi kerta ukuran yang umum digunakan untuk menulis, mencetak dan menyalin dokumen sehingga terpilih sebagai subjek dalam penilaian siklus hidup. Siklus hidup suatu kertas A4 mulai dari tahap ekstraksi bahan baku, produksi, penggunaan dan pembuangan akhir (Gambar 4). Namun, batas sistem penelitian hanya terfokus pada proses tahap produksi (garis putus-putus pada Gambar 6).

Gambar 6. Siklus Hidup Kertas dan Batasan Sistem

7

2.

Unit Fungsional Unit fungsional ditetapkan sebagai produksi satu metrik ton kertas untuk satu tahun. 3.

Asumsi Dalam studi LCA, asumsi dibuat sebagai berikut: Ada atau tidak ada limbah atau emisi ke udara dan air pada proses produksi kertas. 4.

Inventarisasi Siklus Hidup Data disajikan dalam Tabel 1. Tabel 1. Hasil Inventarisasi Siklus Hidup No. Input Item 1 Non-virgin Ampas tebu, kraf 2 Energi Bahan Bakar Listrik dari Sungai 3 Air Air dari Sungai 4 Bahan Kimia NaOH, Al2(SO4)2, OBA, Cl 5 Tanah liat, pati jagung, resin Lain – lain

Tujuan Bahan baku untuk menambah pulp Pemasakan, pemotongan Pencucian Pemutihan Peningkatan kualitas kertas

5.

Penilaian Dampak Siklus Hidup (LCIA) Penilaian dampak merupakan langkah penting dalam mengukur dampak lingkungan di LCA. Aplikasi SimaPro dilengkapi dengan sejumlah besar metode penilaian dampak standar. Metode penilaian dampak adalah sebagai berikut: Eco-indicator99, Ecoindicator 95, CML 92, CML2 Baseline (2000), EDIP / UMIP, EPS 2000, Ecopoints 97, 2002 Impact+,TRAC, metode EPD, kebutuhan energi kumulatif dan Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) emisi gas rumah kaca. Setiap metode berisi nomor (biasanya 10 sampai 20) dari kategori dampak. Metode dipilih karena metode ini menguraikan (level mid point) (Poopak and Agamuthu, 2011). Pada panduan CML menyediakan daftar kategori penilaian dampak yang dikelompokkan menjadi:  Kategori dampak Wajib,  Kategori dampak tambahan  Kategori dampak lainnya (SimaPro7 Manual, 2006). Dalam studi ini, metode CML2 Baseline 2000 digunakan untuk LCIA. CML2 Baseline 2000 menyediakan sepuluh jenis kategori dampak dengan unitnya sebagai berikut:  Deplesi biotik (Kg Sb eq),  Pengasaman (kg SO2eq),  Eutrofikasi (Kg PO4 --- eq),  Pemanasan global (kg CO2 eq),  Ppenipisan lapisan ozon (kg CFC-11eq),  Toksisitas terhadap manusia (kg 1,4-DB eq),  Ekotoksisitas air tawar (kg 1,4-DBeq),  Ekotoksisitas air laut (kg 1,4-DBeq),  Ekotoksisitas terestrial (kg 1,4-DBeq)  Oksidasi fotokimia (kg C2H4). Inventarisasi data emisi dalam hal massa yang dilepaskan ke lingkungan seperti 1 kg per unit fungsional, juga berarti dampak satu satuan massa (1 kg) dari suatu emisi terhadap lingkungan. Grafik skala 100% per kategori dampak memungkinkan untuk deskripsi luas nilai per kategori dampak dalam satu diagram (Gambar 7). Perbedaan warna grafik mewakili berbagai jenis masukan. Nilai dampak yang negatif berarti menguntungkan bagi lingkungan hidup. Nil...