Menakar Potensi Air Limbah Terhadap Timbulnya Efek Rumah Kaca

Potensi air limbah dan gas rumah kaca

Prolog

Tulisan ini merupakan bagian kedua dari empat seri tulisan mengenai air limbah domestik di perkotaan dan cara memanfaatkannya. Bagian pertama, bisa dibaca pada : Bagaimana cara mengurangi air limbah domestik perkotaan sehingga dapat mengurangi tingkat pencemarannya.

Gas rumah kaca diproduksi dalam sebuah IPAL air limbah biologis melalui berbagai cara berbeda (Stephenson et al., 2007) :

  1. Melalui penggunaan sejumlah besar energi dari utilitas listrik dan gas alam untuk beroperasi (tidak langsung),
  2. Melalui produksi CO2 secara inheren dalam oksidasi bahan organik,
  3. Melalui kelebihan mikroorganisme (biomassa) yang harus dibuang,
  4. Melalui oksida nitrat yang dihasilkan sebagai produk sampingan selama proses nitrifikasi dan denitrifikasi, ketika amonia hadir dalam efluen (IPCC, 2001).

Air Limbah Dan Emisi Gas Rumah Kaca

Air limbah domestik merupakan salah satu sumber emisi Gas Rumah Kaca. Meski sektor limbah bukanlah kontributor terbesar dalam emisi GRK nasional, namun pengurangan emisi GRK dalam sektor pengelolaan limbah tetap penting untuk dilaksanakan.

Penurunan GRK dari sektor limbah merupakan salah satu dari lima bidang yang menjadi prioritas dalam penurunan emisi GRK di Indonesia (Perpres 61/2011).

Dalam kurun waktu beberapa tahun terakhir, emisi gas rumah kaca dari proses pengolahan air limbah dan telah menjadi perhatian yang signifikan dan semakin banyak diukur dan dinilai saat menentukan keberlanjutan jangka panjang skema pengolahan (Scanlan et Al., 2008).

Konsentrasi gas rumah kaca di atmosfer meningkat karena aktivitas antropogenik seperti produksi dan penggunaan bahan bakar fosil dan pertanian lainnya dan kegiatan industri selama 200 tahun terakhir (El-Fadel dan Massoud, 2001).

Proses Pengolahan Air Limbah

Air limbah domestik dapat menjadi sumber gas metan (CH4) ketika diolah secara anaerobik atau dibuang tanpa pengolahan terlebih dahulu. Air limbah dapat pula menjadi sumber emisi gas nitrogen oksida (N2O), sebagai salah satu GRK. Emisi karbon dioksida (CO2) dari air limbah tidak diperhitungkan dalam IPCC Guidelines karena air limbah merupakan zat biogenik dan tidak dimasukkan dalam total emisi nasional.

Proses pengolahan air limbah dan potensi emisi GRK yang dihasilkan dari sektor air limbah. Sumber Bappenas 2014

Sumber emisi GRK dari air limbah yang diperhitungkan meliputi :

  • Aktifitas pembuangan air limbah domestik secara on-site;
  • Aktifitas pembuangan langsung ke badan air;
  • Aktifitas pembuangan air di sewerage (saluran pembuangan/terpusat);
  • Aktifitas pengolahan lumpur di IPAL domestik.

Berdasarkan US – EPA (1997), Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) adalah salah satu sumber emisi gas rumah kaca yang lebih kecil. Tiga gas rumah kaca yang dianggap penting yang diemisikan IPAL yakni karbondioksida (CO2), metana (CH4), dan nitrogen oksida (N2O). Gas-gas tersebut dihasilkan selama proses pengolahanan baik secara langsung maupun tidak langsung.

Jenis Gas Rumah Kaca Yang Berasal Dari Air Limbah

Emisi langsung terjadi selama proses pengolahan air limbah melalui produk sampingan gas seperti CO2, CH4, dan N2O, sedangkan emisi tidak langsung terjadi akibat penggunaan energi dan kegiatan tambahan.

Secara khusus, pengolahan biologis aerobik menghasilkan sejumlah besar gas rumah kaca karena kebutuhannya akan penggunaan energi (aerasi).

Emisi Karbondioksida

Karbondioksida (CO2) dihasilkan dari oksidasi bahan organik selama pengolahan air limbah (Sahely, 2006). Selain itu, kebutuhan proses pengolahan limbah secara biologis terhadap alkalinitas juga dianggap sebagai sumber utama CO2 dariluar proses degradasi yang mengubah karbon anorganik menjadi karbon dioksida itu sendiri (Diagger et al., 2004).

Konsumsi alkalinitas sebagian besar dalam bentuk bikarbonat (HCO3-) pada pH mendekati netral. Alkalinitas sebagai CaCO3 digunakan selama proses nitrifikasi dan dihasilkan selama pembusukan biomassa serta proses denitrifikasi (Shabadi, 2008).

Emisi Metana

Gas metana biasanya diproduksi dalam kondisi anaerobik selama penguraian bahan organik. Air limbah yang tidak diolah juga dapat menghasilkan CH4 jika kondisi anaerobik dipertahankan di sana (Scheehle dan Doorn, 2001). Tingkat emisi CH4 dari air limbah praktek manajemen bervariasi dari satu negara ke negara lain dan bergantung pada fraksi organik, tingkat metode pengolahan dan estimasi (El-Fadel dan Massoud, 2001).

Emisi Nitrat Oksida

Baik air limbah domestik maupun industri bisa menjadi sumber emisi oksida nitrat. Tidak hanya limbah padat dan insinerasi lumpur limbah berkontribusi terhadap kenaikan N2O atmosfer, namun juga proses pemindahan hara secara biologis merupakan sumber potensial N2O (Barton dan Atwater, 2002; Schulthess dan Gujer, 1996).

Selanjutnya N2O mungkin dihasilkan oleh nitrifikasi dan denitrifikasi nitrogen yang hadir dalam bentuk urea, amonia dan protein selama proses pengolahan air limbah biologis. Nitrogen oksida penting sebagai gas rumah kaca karena potensinya lebih tinggi dibandingkan CO2 untuk menyerap radiasi inframerah yang menghasilkan panas.

Tingkat pencampuran atmosfer N2O meningkat pada tingkat 0,25 sampai 0,31% per tahun dan rasio pencampurannya sekitar 310 Ppbv (Khalil dan Rasmussen, 1992).

Prediksi Gas Rumah Kaca Dari Air Limbah

Emisi gas metana dari limbah cair domestik rata-rata mencapai 400 s.d 500 Gg/tahun. Emisi ini kebanyakan berasal dari tempat penampung limbah rumah tangga (grey water dan black water), sementara IPAL terpusat masih sangat rendah tingkat utilisasinya di Indonesia.


Prediksi CH4 Indonesia Sumber Air Limbah
Sumber: Purwanta dan Susanto, 2009

Potensi emisi Gas Rumah Kaca dari sektor air limbah domestik di Indonesia dapat diperkirakan dari jumlah populasi dan berat BOD per kapita per hari. Untuk menghitung jumlah emisi CH4 dari air limbah rumah tangga, jumlah pertambahan penduduk yang digunakan sebagai asumsi adalah 1,3% per tahun dan berat BOD adalah 40 g / kap / hari dengan potensi pembangkitan metana adalah 0,6 kg CH4 per kg limbah air BOD.

Air limbah rumah tangga, dengan menggunakan data tahun 2000, emisi metana yang dihitung adalah 470,12 Gg / tahun. Dengan bussiness as usual (BAU) dan tingkat populasi 1,3% per tahun, emisi metana pada tahun 2004 adalah 499,27 Gg dan meningkat menjadi 520,52 Gg pada tahun 2007 (Purwanta dan Susanto, 2009).

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *