Pemodelan dan Estimasi Carbon, Energy, And Nutrient Footprint dari Anaerobic Mono-Digestion Limbah Makanan di Desa Tawangsari

Elfan, Fadhlan Silmi and Sri Suhartini,, STP, M.Env.Mgt, PhD and Sakunda Anggarini,, STP, MP,M.Sc, PhD (2022) Pemodelan dan Estimasi Carbon, Energy, And Nutrient Footprint dari Anaerobic Mono-Digestion Limbah Makanan di Desa Tawangsari. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Adanya penambahan jumlah penduduk berdampak pada meningkatnya kebutuhan energi di Indonesia. Hal tersebut menyebabkan ketersediaan sumber energi harus ditingkatkan pula. Pemerintah berkomitmen dalam penyediaan Energi Baru dan Terbarukan (EBT) sebagai upaya pemenuhan kebutuhan energi di Indonesia, salah satunya yaitu bioenergi berbasis biomassa. Biomassa merupakan bahan organik alami yang dapat dijadikan bahan baku alternatif untuk penghasil bahan bakar, termasuk di dalamnya limbah makanan. Salah satu desa yang berpotensi yaitu Desa Tawangsari, Kecamatan Pujon, Kabupaten Malang, Jawa Timur. Limbah makanan yang dihasilkan pada desa ini sebanyak 2.515 kg/ hari. Limbah makanan yang menumpuk tanpa ada pengolahan akan mengakibatkan pencemaran lingkungan berupa emisi gas yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan adanya pengolahan limbah makanan. Salah satu pengolahan limbah makanan yaitu menjadi biogas. Biogas merupakan gas yang dihasilkan dari proses anaerobic digestion (AD). Selama proses AD, mikroba anaerobik mengkonversi biomassa menjadi biogas yang terdiri dari 60-70% CH4 dan 30-40% CO2. Meskipun AD mampu menghasilkan energi, hasil produk samping berupa gas emisi perlu dilakukan kajian pemodelan AD. Pemodelan AD ini bertujuan untuk mengestimasi energy balance yang dihasilkan dari AD sehingga diketahui potensi energi yang dapat digunakan oleh masyarakat Desa Tawangsari, emission savings yaitu estimasi pengurangan emisi karbon dari limbah makanan saat dilakukan AD jika dibandingkan dengan tanpa adanya pengolahan limbah makanan, dan nutrient savings berupa estimasi pemanfaatan nutrisi yang terkandung dalam limbah makanan sehingga dapat digunakan untuk lahan pertanian masyarakat Desa Tawangsari. Berdasarkan estimasi tersebut dapat dinilai apakah anaerobic digestion limbah makanan merupakan pilihan yang tepat dan menguntungkan dari aspek lingkungan. Pemodelan AD ini menggunakan software Anaerobic Digestion Assesment Tools (ADAT) karena mampu mengestimasi nilai energi, emisi, dan pergantian nutrisi dari limbah makanan. Skenario terbaik ditentukan dengan energy balance tertinggi, total emission terendah, dan nutrient savings tertinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa AD limbah makanan dengan Organic Loading Rate (OLR) 3-4 kg/m3 hari memiliki potensi energi balance total berkisar 747,1-814,5 GJ/tahun (Skenario AD+CHP) dan 765,3-835 GJ/tahun. Adapun emisi karbon total diperkirakan berkisar 22,1-25,8 ton CO2eq/tahun (Skenario AD+CHP) dan 19,0-23,1 CO2eq/tahun (Skenario AD+BU). Skenario terbaik penelitian ini untuk menghasilkan energi dan emisi yang rendah yaitu skenario AD+BU OLR 4 kg/m3 hari dengan sistem simple dan digester berbahan steel (BTS4). Pemanfaatan digestate dari AD limbah makanan pada kedua skenario tersebut sebagai biofertilizer diestimasikan dapat mengurangi konsumsi pupuk kimia N, P, dan K sebesar 10-83,7%, 4,5-24,2%, dan 21-106,1%. Berdasarkan hasil penelitian tersebut maka dapat disimpulkan bahwa anaerobic mono-digestion limbah makanan berpotensi sebagai sumber energi terbarukan berupa biogas, listrik dan biometana. Selain itu juga memberikan dampak positif pada lingkungan berupa pengurangan emisi karbon dan pengunaan pupuk kimia.

English Abstract

The increase of population has an impact on increasing energy needs in Indonesia. This condition causes the availability of energy sources to be increased. The government is committed to providing New and Renewable Energy (EBT) to meet energy needs in Indonesia, one of which is biomass-based bioenergy. Biomass is a natural organic material that can be used as an alternative raw material for producing fuel, including food waste. The potential for food waste in Indonesia is ranked 2nd in the world with the highest food waste production (300 kg per person per year). One of the potential villages is Tawangsari Village, Pujon District, Malang Regency, East Java. Household waste generated in this village is 2,515 kg/day. Food waste that accumulates without any processing will result in the environmental pollution in the form of higher gas emissions when compared to the processing of food waste. One of the processing of food waste is biogas. Biogas is a gas produced from the anaerobic digestion (AD) process. During the AD process, anaerobic microbes convert biomass into biogas consisting of 60-70% CH4 and 30-40% CO2. Although AD can produce energy, by-products in emission gases must be studied in AD modelling. This AD modelling aims to estimate the energy balance generated from AD to understand the energy potential that the people of Tawangsari Village can use and emission savings that calculate the carbon emission reductions from food waste when AD is carried out compared to without any processing. Another purpose is to calculate the nutrient savings by estimating the utilization of nutrients contained in food waste so that it can be used for agricultural land for the Tawangsari Village community. Based on these estimates, it can be assessed whether anaerobic digestion of food waste is the right choice and is profitable from an environmental point of view. This AD modelling uses Anaerobic Digestion Assessment Tools (ADAT) software because it can estimate energy values, emissions, and nutrient turnover from food waste. The best scenario is determined with the highest energy balance, the lowest total emission, and the highest nutrient savings. The results showed that AD of food waste with Organic Loading Rate (OLR) 3-4 kg/m3 day had a total energy balance potential of 747.1-814.5 GJ/year (AD+CHP scenario) and 765.3-835 GJ /year (AD+BU scenario). The total carbon emissions are estimated to be around 22.1-25.8 tons CO2eq/year (AD+CHP scenario) and 19.0-23.1 CO2eq/year (AD+BU scenario). The best scenario to produce low energy and emissions is the AD+BU OLR scenario of 4 kg/m3 day with a simple system and a digester made of steel (BTS4). The use of digestate from food waste AD in both scenarios as a biofertilizer is estimated to reduce the consumption of chemical fertilizers such as N, P, and K by 10-83.7%, 4.5-24.2%, and 21-106.1%, respectively. These findings confirmedthat anaerobic mono-digestion of food waste has the potential as a source of renewable energy, including biogas, electricity and biomethane. In addition, the system also has a positive impact on the environment through reduction ofcarbon emissions and chemical fertilizers usage.

Item Type:	Thesis (Sarjana)
Identification Number:	0522100352
Uncontrolled Keywords:	Limbah makanan, Anaerobic digestion, Biogas, Energy balance, Emission savings, Nutrient savings,Food waste, Anaerobic Digestion, Biogas, Energy balance, Emission savings, Nutrient savings
Subjects:	300 Social sciences > 338 Production > 338.1 Agriculture > 338.16 Production efficiency
Divisions:	Fakultas Teknologi Pertanian > Teknologi Industri Pertanian
Depositing User:	soegeng sugeng
Date Deposited:	26 Jan 2023 01:25
Last Modified:	12 Feb 2024 06:28
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/196954

Text (DALAM MASA EMBARGO) Fadhlan Silmi Elfan.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2024. Download (1MB)

Actions (login required)

View Item