EMISI GAS RUMAH KACA (GRK) DARI PROSES PEMBAKARAN EMISI GRK DARI
PENGELOLAAN LINGKUNGAN
A. Emisi GRK dari Pembakaran Bahan Bakar Fosil Proses pembakaran
bahan bakar fosil dalam operasi pabrik pulp dan kertas mengeluarkan
emisi GRK (CO2, CH4 dan N2O) langsung dan tidak langsung
1) Karbondioksida (CO2) Emisi CO2 diestimasi dari kandungan
karbon atau menggunakan faktor emisi dari bahan bakar fosil yang
dibakar. Industri pulp dan kertas dapat menggunakan data dari : o
Data bahan bakar yang digunakan di pabrik o Data yang ditetapkan
pemerintaho Data dari sumber lain seperti dari IPCC Bila
memungkinkan mendapatkan faktor emisi bahan bakar dari
dipenjual/penyedia bahan bakar, terutama batu bara karena kandungan
karbon, nilai panas untuk berbagai kualitas batubara sangat
bervariasi. Faktor emisi CO2 dan informasi kandungan karbon bahan
bakar fosil banyak tersedia di berbagai negara dan bervariasi untuk
protokol-protokol2
Faktor Emisi GRKTable 4.1. Rentang Faktor Emisi GRK dari
berbagai sumber pembakaran bahan bakar fosilSumber Gas alam yang
digunakan boiler Minyak residu yang digunakan boiler Batubara yang
digunakan boiler Bahan bakar kulit kayu dan limbah kayu Lindi Hitam
Lime kiln Lime kalsinasi Make-up CaCO3 pabrik pulp Make-up Na2CO3
pabrik pulp Minyak diesel yang digunakan kendaraan Bensin dari
sumber bergerak bukan jalan dan peralatan mesin 4-stroke Bensin
dari sumber bergerak bukan jalan dan peralatan mesin 2-stroke
Pengolahan air limbah anaerobik Limbah padat landfill Unit kg
CO2-equiv./TJ kg CO2-equiv./TJ kg CO2-equiv./TJ kg CO2-equiv./TJ kg
CO2-equiv./TJ kg CO2-equiv./TJ kg CO2-equiv./TJ kg CO2/t CaCO3 kg
CO2/t Na2CO3 kg CO2-equiv./TJ kg CO2-equiv./TJ kg CO2-equiv./TJ kg
CO2-equiv./kg CODtreated kg CO2-equiv./ton limbah padat kering
Fosil-CO2 56.100 57.000 76.200 78.000 92.900 126.000 0 0 tergantung
bahan bakar tergantung bahan bakar 440 415 74.000 75.300 69.300
75.300 69.300 75.300 0 0 CH4 (CO2-equiv.)* 13 357 13 63 15 294 21
860 42 630 21 57 21 57 0 0 82 231 84 30.900 9.860 162.000 5,25
3.500 N2O (CO2-equiv.)* 31 620 93 1.550 155 29.800 310 8.060 1.550
0 1.550 0 0 620 9.770 93 2.580 124 861 0 0
Table 4.2. Faktor emisi CO2 IPCC (Tier 1) Faktor Emisi Faktor
Emisi Belum Terkoreksi Terkoreksi Bahan bakar fosil kg CO2/TJ* kg
CO2/TJ Minyak mentah 73.300 72.600 Bensin 69.300 68.600 Minyak
tanah 71.900 71.200 Minyak diesel 74.100 73.400 Minyak residu
77.400 76.600 LPG 63.100 62.500 Petroleum coke 100.800 99.800
Batubata Anthrasit 98.300 96.300 Batubara Bituminous 94.600 92.700
Batubara Sub96.100 94.200 bituminous Lignit 101.200 99.200 Peat
106.000 104.900 Gas alam 56.100 55.900 * Faktor-faktor ini
diasumsikan karbon tidak teroksidasi Sumber : NCASI, 2005
IPCC merekomendasikan faktor koreksi 0,98 untuk batubara, 0,99
untuk minyak dan produk minyak, 0,995 untuk gas, dan 0,99 untuk
peat4
Total emisi CO2 dari semua sumber pembakaran bahan bakar fosil
dapat diestimasi dari masing-masing unit pembakaran secara
terpisahTable 4.3. Rekomendasi faktor koreksi karbon yang tidak
teroksidasi dari berbagai dokumen pedoman Sumber IPCC (1997c)
Environment Canada (2004) EPA Climate Leaders (USEPA 2003) DOE
1605b (USDOE 1994) EPA AP-42 (USEPA 1996, 1998a,b,c)Sumber : NCASI,
2005
Batubara 98% 99% 99% 99% 99%
Minyak 99% 99% 99% 99% 99%
Gas Alam 99,5% 99,5% 99,5% 99% 99,9%
5
Emisi CO2 dari Lime Kiln dan Kalsinasi Pabrik Kraft Emisi
CO2-fosil dari lime kiln dan kalsinasi pabrik kraft diestimasi
menggunakan pendekatan yang sama seperti untuk pembakaran bahan
bakar fosil menentukan seberapa banyak bahan bakar fosil yang
digunakan di kiln Perhitungan menggunakan informasi kandungan
karbon bahan bakar atau faktor emisi. Emisi CO2 ini dilaporkan
bersama dengan emisi CO2 bahan bakar fosil.Table 4.4. Faktor emisi
untuk Lime Kiln dan Kalsinasi pabrik kraft Emisi (kg/TJ) Fuel Lime
kiln pabrik kraft Kalsinasi pabrik kraft CO2 CH4 N2O CO2 CH4 N2O
2,7 0 2,7 0,3 Minyak residu 76.600* 76.600* Minyak distilat Gas
alam Biogas 73.400* 55.900* 0 2,7 2,7 2,7 0 0 0 73.400* 55.900* 0
2,7 2,7 2,7 0,4 0,1 0,1
Sumber : NCASI, 2005
6
Emisi CO2 dari tambahan karbonat (make-up carbonates) di pabrik
pulp Kehilangan natrium dan kalsium di sistem pemulihan biasanya
ditambahkan bahan kimia non-karbonat dan menggunakan sejumlah kecil
CaCO3 dan Na2CO3. Kandungan karbon dalam bahan kimia ini adalah
berasal dari bahan bakar fosil. Dalam perhitungan, diasumsikan
bahwa karbon dari tambahan bahan kimia ini melepaskan CO2 dari lime
kiln atau tungku pemulihan (recovery furnace). Emisi-emisi ini
diestimasi dengan asumsi bahwa semua karbon dalam CaCO3 dan Na2CO3
yang digunakan di pemulihan dan kaustisasi lepas ke atmosfir.Table
4.5. Faktor emisi dari tambahan (make-up) CaCO3 dan Na2CO3 pabrik
Pulp Sumber Make-up CaCO3 Make-up Na2CO3Sumber : NCASI, 2005
Faktor Emisi 440 kg CO2/ton CaCO3 415 kg CO2/ton Na2CO3
7
2). Metan (CH4) dan Nitrogen oksida (N2O) Emisi Metan (CH4) dan
Nitrogen (N2O) dari pembakaran bahan bakar fosil biasanya sangat
kecil dibandingkan terhadap emisi CO2. Estimasi emisi Metan (CH4)
dan Nitrogen oksida (N2O) biasanya akan mencakup pemilihan faktor
emisi yang paling sesuai dengan bahan bakar dan jenis unit
pembakarannya. Untuk pembakaran bahan bakar fosil seperti di
boiler, faktor emisi yang direkomendasikan berdasarkan : Data bahan
bakar yang digunakan di pabrik Data yang ditetapkan pemerintah Data
dari sumber lain seperti dari IPCC
8
Faktor emisi CH4 dan N2O menurut IPCC Tier 1 untuk penghitungan
emisi dari semua sumber pembakaran disajikan pada Tabel 4.6.Table
4.6. Faktor emisi CH4 dan N2O (IPCC Tier 1)Bahan Bakar Faktor Emisi
CH4 (kg/TJ) 10 5 2 30 Faktor Emisi N2O (kg/TJ) 1,4 0,1 0,6 4
Batubara Gas alam Minyak Kayu dan residu kayuSumber : NCASI,
2005
Faktor emisi CH4 dan N2O menurut IPCC Tier 2 untuk estimasi
emisi berdasarkan bahan bakar dan informasi teknologi secara detail
ditunjukkan pada Tabel 4.7.9
Table 4.7. Faktor emisi CH4 and N2O untuk boiler industri (IPCC
Tier 2) Bahan Bakar Batu bara bituminous Batu bara sub-bituminous
Batu bara bituminous Batu bara sub-bituminous Batu bara bituminous
Batu bara bituminous Batu bara bituminous Batu bara bituminous Batu
bara bituminous Batu bara sub-bituminous Anthrasit Minyak residu
Minyak distilat Gas alam Gas alam Gas alam Gas alam Gas alamSumber
: NCASI, 2005
Teknologi Overfeed Boiler stoker Overfeed Boiler stoker
Underfeed boiler stoker Underfeed boiler stoker Pulverized
Pulverized Pulverized Spreader stoker Fluidized bed Fluidized
bed
Konfigurasi
kg CH4/T J 1,0 1,0 14 14 0,7 0,7 0,9 1,0 1,0 1,0 10* 3,0 0,2 1,4
0,6 17 13 2,9
kg N2O/TJ 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 0,5 1,6 1,6 96 96 1,4* 0,3 0,4
0,1* 0,1* 0,1* 0,1* 0,1*
Dry bottom, wall fired Dry bottom, tang.fired Wet bottom
Circulating or bubbling Circulating or bubbling
Boiler Turbin Int. comb. engine Int. comb. engine Int. comb.
engine
2-cycle lean burn 4-cycle lean burn 4-cycle rich burn
* Faktor emisi batubara dan gas alam IPCC Tier 1.
10
Perhitungan Emisi GRK dari Pembakaran Bahan Bakar Fosil
Perhitungan emisi CO2 hasil pembakaran bahan bakar fosil adalah
berdasarkan banyaknya energi yang di konsumsi (Ek) dan faktor emisi
CO2 yaitu dihitung dengan persamaan berikut :Emisi CO2 (ton CO2/th)
= (Ek) (FECO2) = Q x x NCV x FECO2 = m x NCV x FECO2 dimana : Ek =
banyaknya energi yang di konsumsi (TJ/th) m = Banyaknya bahan bakar
yang dibakar (kg/tahun) Q = Banyaknya bahan bakar yang dibakar
(m3/tahun) = Densiti bahan bakar (kg/m3) NCVbahan bakar = Net
Calorific Value (NCV) bahan bakar (TJ/kiloton) FECO2 = Faktor Emisi
gas CO2 (Ton CO2/TJ) .. Pers. (1)
11
Perhitungan emisi CH4 dan N2O hasil pembakaran bahan bakar fosil
adalah berdasarkan banyaknya energi yang di konsumsi (Ek), faktor
emisi CH4, faktor emisi N2O dan Global Warming Potential (GWP)
untuk gas CH4 yaitu 21 dan untuk gas N2O yaitu 310 yang dihitung
dengan persamaan berikut :
Emisi CH4 (ton CH4/th) = (Ek) (FECH4) Emisi CH4 (ton CO2 eq./th)
= (Ek) (FECH4) (GWPCH4) dimana : o FECH4 o (GWPCH4) = Faktor Emisi
gas CH4 (Ton CO2/TJ) = 21 CO2
..Pers.(2) ..Pers.(3)
Emisi N2O (ton N2O/th) = (Ek) (FEN2O) Emisi N2O (ton CO2 eq./th)
= (Ek) (FEN2O)(GWPN2O) dimana : o FEN2O o (GWPN2O) = Faktor Emisi
gas CO2 (Ton CO2/TJ) = 310 CO2
..Pers.(4) ..Pers.(5)
Total emisi GRK (ton CO2/th) = Emisi CO2 + Emisi CH4 + Emisi
N2O
.Pers.(6)12
Contoh contoh Perhitungan:Contoh No.1. Emisi CO2, CH4, dan N2O
dari gas alam yang digunakan pada pabrik kecil. Suatu pabrik
menggunakan boiler kecil dan infrared dryer. Pabrik mencatat
pemakaian gas alam dalam setahun sebesar 17.000.000 m3. Pabrik
memutuskan untuk mengestimasi emisi dari semua konsumsi gas alam.
Pabrik tidak memiliki data kandungan karbon dalam gas alam. Tetapi
menggunakan faktor emisi IPCC yaitu 55,9 ton CO2/TJ. Pabrik
menggunakan faktor emisi CH4 and N2O dari Tabel 6 (5 kg CH4/TJ dan
0,1 kg N2O/TJ). Pabrik memperkirakan NCV gas alam sebesar 52
TJ/kiloton dan densitinya 0,673 kg/m3. Estimasi emisi dalam setahun
adalah sebagai berikut : Emisi CO2 (ton CO2/th) = (Ek) (FECO2) = Q
x x NCV x FECO2 Ek = (17 x 106 m3 gas/th) x (0,673 kg/m3) x (52
TJ/kiloton) = 595 TJ/th Emisi CO2 (ton CO2/th) = (595 TJ/th) x
(55,9 ton CO2/TJ) = 33.300 ton CO2/th Emisi CH4 (ton CH4/th) = (Ek)
(FECH4) = (595 TJ /th) x (5 kg CH4/TJ) = 2.975 kg CH4/th = 2,975
ton CH4/th Emisi CH4 (ton CO2 eq./th) = Emisi CH4 (ton CH4/th)
(GWPCH4) = (2,975 ton CH4/th ) (21) = 62,5 ton CO2-eq./th Emisi N2O
(ton N2O/th) = (Ek) (FEN2O) = (595 TJ/th) (0,1 kg N2O/TJ) = 59,5 kg
N2O/th = 0,06 ton N2O/th Emisi N2O (ton CO2 eq./th) = Emisi N2O
(ton N2O/th) (GWPN2O) = (0,06 ton N2O/th) (310) = 18 ton CO2-eq./th
Total emisi GRK = Emisi CO2 + Emisi CH4 + Emisi N2O = 33.300 + 62,5
+ 18 = 33.400 ton CO2-eq./th13
Contoh No 2. Emisi CO2, CH4, and N2O dari a large dry-bottom,
wall fired boiler membakar batubara pulverized bituminous. Boiler
menghasilkan 350.000 kg steam per jam (sekitar 770.000 lb/jam).
Dalam setahun pabrik mencatat bahwa boiler mengkonsumsi batubara
sebanyak 336.000 Mg (370.000 ton) yang memiliki nilai kalor
rata-rata 13,000 Btu HHV/lb. Kasus 1: Emisi CO2 berdasarkan
kandungan karbon bahan bakar Kandungan karbon batu bara (80,1%
w/w). Pabrik memutuskan menggunakan koreksi IPCC untuk kadar karbon
yang tidak terbakar dalam coal-fired boiler (karbon tidak terbakar
2%). Faktor emisi untuk CH4 = 0,7 kg CH4/TJ NCV dan faktor N2O =
1,6 kg N2O/TJ NCV. NCV batubara 5% lebih rendah dari GCV. Estimasi
Emisi CO2, CH4, dan N2O setahun sebagai berikut: Emisi CO2 (ton
CO2/th) = m x kandungan karbon batubara x (1 - % karbon tidak
terbakar) x (BM CO2/BM karbon) = (336.000 Mg/th batubara) x (0,801
Mg karbon/Mg batubara) x (0,98 Mg karbon terbakar) x (44 Mg CO2 /
12 Mg carbon) = 967.000 Mg CO2/th = 967 x 103 ton CO2/th Emisi CH4
(ton CH4/th) = (Ek) (FECH4) = (m x NCV)(FECH4) = (370.000 tons
batubara/th) (2.000 lb/1 ton) (13.000 Btu GCV/lb) (0,95 NCV) (0,7
kg CH4/TJ NCV) = 6.750 kg CH4/th = 6,75 ton CH4/th Emisi CH4 (ton
CO2-eq./th) = Emisi CH4 (ton CH4/th) (GWPCH4) = (6,75 ton CH4/th )
(21) = 142 ton CO2-eq./th Emisi N2O (ton N2O/th) = (Ek) (FEN2O) =
(m x NCV)(FEN2O) = (370.000 ton batubara/th) (2.000 lb/1 ton)
(13.000 Btu GCV/lb) (0,95 NCV) (1,6 kg N2O/TJ NCV) = 15,4 ton
N2O/thEmisi N2O (ton CO2-eq./th) = Emisi N2O (ton N2O/th) (GWPN2O)
= (15,4 ton N2O/th ) (310) = 4.780 ton CO2-eq./th Total emisi GHG =
Emisi CO2 + Emisi CH4 + Emisi N2O = 967.000 + 142 + 4.780 = 972.000
ton CO2-eq./th14
Kasus 2: Emisi CO2 berdasarkan faktor emisi Pabrik tidak
mempunyai data kandungan karbon batubara yang dibakar diboiler.
Pabrik menggunakan IPCC Tier 1 faktor emisi untuk CO2 adalah 94,6
ton CO2/TJ NCV. Pabrik memutuskan menggunakan koreksi IPCC untuk
kadar karbon yang tidak terbakar dalam coal-fired boiler (2% karbon
tidak terbakar). Emisi CO2 yang belum terkoreksi : Emisi CO2 (ton
CO2/th) = (Ek) (FECO2) = m x NCV x FECO2 = 370.000 tons batubara/th
(2.000 lb/1 ton) (13.000 Btu GCV/lb) (0,95)(1.055 J/Btu) (94,6 ton
CO2 /TJ NCV) = 912 x 103 ton CO2/th Emisi CO2 terkoreksi 2% karbon
tak terbakar = (912 x 103 ton CO2/th) (1 0,02) = 894 x 103 ton
CO2/th Emisi CH4 (ton CH4/th) = (Ek) (FECH4) = (m x NCV)(FECH4) =
(370.000 tons batubara/th) (2.000 lb/1 ton) (13.000 Btu GCV/lb)
(0,95 NCV) (0,7 kg CH4/TJ NCV) = 6.750 kg CH4/th = 6,75 ton CH4/th
Emisi CH4 (ton CO2-eq./th) = Emisi CH4 (ton CH4/th) (GWPCH4) =
(6,75 ton CH4/th ) (21) = 142 ton CO2-eq./th Emisi N2O (ton N2O/th)
= (Ek) (FEN2O) = (m x NCV)(FEN2O) = (370.000 ton batubara/th)
(2.000 lb/1 ton) (13.000 Btu GCV/lb) (0,95 NCV) (1,6 kg N2O/TJ NCV)
= 15,4 ton N2O/th Emisi N2O (ton CO2-eq./th) = Emisi N2O (ton
N2O/th) (GWPN2O) = (15,4 ton N2O/th ) (310) = 4.780 ton CO2-eq./th
Total emisi GRK = Emisi CO2 + Emisi CH4 + Emisi N2O = 894.000 + 142
+ 4.780 = 898.922 ton CO2-eq./th15
Contoh No. 3. Emisi GRK dari lime kiln berbahan bakar gas alam
Lime kiln pabrik kraft berbahan bakar gas alam berkapasitas 1000
ton/hari. Penggunaan gas alam per tahun sebesar 28,6 x 106 lb
dengan nilai kalornya 21.000 Btu GCVV/lb , NCV = 0,9 GCV dan
densitinya 0,77 kg/m3. Faktor emisi CO2 gas alam berdasarkan IPCC
dari boilers yang digunakan di lime kiln adalah 55,9 ton CO2/TJ
(setelah dikoreksi 0,5% karbon tidak teroksidasi). Untuk CH4,
pabrik memutuskan menggunakan faktor emisi untuk lime kiln pabrik
kraft adalah 2,7 kg CH4/TJ) dan mengasumsikan bahwa emisi N2O
diabaikan. Estimasi Emisi GRK dari kiln : Emisi CO2 (ton CO2/th) =
(Ek) (FECO2) = m x NCV x FECO2 = (28,6 x 106 lb gas/th) (21.000 Btu
GCV/lb)(1 NCV/0,9 GCV) (1,055 x 10-6 GJ/Btu) (55,9 ton CO2/TJ) =
31.900 ton CO2/th Emisi CH4 (ton CH4/th) = (Ek) (FECH4) = (m x
NCV)(FECH4) = (28,6 x 106 lb gas/th) (21.000 Btu GCV/lb)(1 NCV/0,9
GCV) (1,055 x 10-6 GJ/Btu) (2,7 kg CH4/TJ) = 1.540 kg CH4/th Emisi
CH4 (ton CO2-eq./th) = Emisi CH4 (ton CH4/th) (GWPCH4) = (1.540 kg
CH4/th ) (21) = 32 ton CO2-eq. Emisi N2O : Menurut analisa IPCC
pembentukan N2O dalam proses pembakaran di lime kiln tidak
signifikan Total emisi GRK = 31.900 + 32 + 0 = 31.900
CO2-eq./th16
Contoh No.4. Pabrik kraft menggunakan CaCO3 untuk make-up di
lime kiln. Pabrik kraft berkapasitas 2.000 ton per hari menggunakan
CaCO3 sebagai make-up sekitar 7.000 ton per tahun di area
kaustisasi (make-up rate sekitar 2%). CaCO3 dari suatu sumber
karbonat berasal dari fosil bukan dari biomasa. Emisi CO2 (ton/th)
= Mu x FECaCO3 Dimana : Mu= banyaknya make-up CaCO3 (ton/th)
FECaCO3 = Faktor emisi CaCO3 (CO2/ton CaCO3) Emisi CO2 (ton/th) =
(7.000 ton CaCO3/th ) (440 kg CO2/ton CaCO3 ) = 3.080.000 kg CO2/th
= 3.080 ton CO2/th
17
B. EMISI DARI PEMBAKARAN BAHAN BAKAR BIOMASA 1) Emisi CO2Banyak
industri pulp dan kertas menghasilkan lebih dari setengahnya
kebutuhan energinya dari bahan bakar biomasa yang direkoveri dari
limbah industri. CO2 yang dihasilkan dari pembakaran biomasa tidak
termasuk dalam total emisi GRK tetapi dilaporkan sebagai informasi
tambahan. Bahan bakar yang termasuk biomasa berdasarkan IPCC adalah
sebagai berikut : Kayu dan sisa kayu Arang Kotoran ternak Limbah
dan residu pertanian Limbah padat industry dan domestic Bagas
Bio-alkohol Lindi hitam Gas landfill Gas lumpur
18
2). Emisi CH4 dan N2OEmisi CH4 dan N2O dari pembakaran biomasa
kadang-kadang dimasukan karena gas-gas ini tidak ikut dalam proses
resirkulasi CO2 di atmosfir. Bila perusahaan mempunyai data
spesifik yang mewakili untuk estimasi emisi CH4 dan N2O, maka
perhitungannya harus menggunakan data tersebut. Tabel 4.8
menunjukkan faktor emisi untuk CH4 dan N2O dari pembakaran biomasa
dari berbagai sumber.
19
Tabel 4.8. Faktor emisi CH4 dan N2O dari pembakaran
biomasaUraian Faktor Emisi Boiler bahan bakar limbah kayu Kayu dan
limbah kayu dan selain biomasa dan limbah Emisi tak terkendali di
boiler stoker bahan bakar kayu Rata-rata untuk pembakaran residu
kayu Rata-rata pembakaran peat atau kulit kayu di circulating
fluidized bed boiler Rata-rata pembakaran peat atau kulit kayu di
bubbling fluidized bed boiler Boiler stoker bahan bakar residu kayu
sebelum 1980 Boiler stoker bahan bakar residu kayu sebelum 1980
setelah wet scrubber Boiler bahan bakar kayu Kayu sebagai bahan
bakar Limbah kayu Median faktor emisi limbah Recovery furnaces
Recovery furnace Recovery furnace lindi hitam Lindi hitam Median
faktor emisi untuk lindi hitamSumber : NCASI, 2005
kg CH4/TJ 30 15 9,5* 1 2 8,2* 2,7* 41 24 30 12 1 - 40
