Waste Management in Food Packaging Industries

Rizfi Fariz Pari, 0906640886

Rizqi Ilma Nugroho, 0906640892

Sekar Puri Hardiyani, 0906640904

Silvester Widyo, 0906640910

Suko Adi Prastiyo, 0906640923

Vini Paramita Afriadi,0906640936

Yenni Auliawati, 0906640942

KELOMPOK 9

PENGOLAHAN LIMBAH HAYATI, DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA UI, 2012

Contents

Introduction

Glass

Aluminum

Paper/Carton

Polymer

INTRODUCTION

What is “waste”

European Union Framework Directive

on waste (91/156/EEC)

• Any substance or object which falls into one of sixteen categories in Annex 1 of the directive, which the holder must discard, intends to discard or requires to discard, which is an all encompassing definition

Environmental Protection Act

• Any substance which constitutes scrap material or an effluent or other unwanted surplus substance or article which requires to be disposed of as being broken, worn out, contaminated or otherwise spoiled (Clarke et al., 1999; Read, 1999)

Kegunaan kemasan

Jenis-jenis kemasan

Plastik Kaca Kertas Alumunium

Pendekatan utama untuk buang

manajemen, Berdasarkan prioritas

Figure 15.1 Data and operations needed for the three different

energy analysis methods (adapted from Kok et al., 2006)

Energy used to recycle packaging material

Aluminum

Bahan yang paling menarik untuk di recovery, karena daur ulang aluminium mengkonsumsi energi jauh lebih sedikit (11.7GJ/ton) dari peleburan bijih aluminium(140GJ/ton)

Glass

Energi proses intensif yang berlangsung di 1800K sehingga energi yang dibutuhkan untuk mendaur ulang kaca adalah 9.23GJ/ton dibandingkan dengan 14.1GJ/ton untuk bahan baku perawan. Kaca juga dapat didaur ulang dalam sebuah loop tertutup

Newspaper

biasanya fraksi terbesar kertas daur ulang

Plastic

didaur ulang berdasarkan 7 kategori

Figure 15.2 Life cycle of a product as used in the IO-EA-

process method (adapted from Kok et al., 2006)

Different kinds of landfills

KACA (GLASS)

Kaca

Kaca telah digunakan oleh Phoenicians sejak 5000 tahun

yang lalu, tetapi botol kaca ditemukan oleh Egyptians

1000 tahun kemudian.

Bahan dasar kaca adalah pasir, soda, dan batu kapur

yang dicampur dan kemudian dilelehkan pada suhu 1200oC

– 1500oC. Lalu setelah suhunya berkurang, lelehan kaca tersebut diambil dan

dimasukkan ke mesin pembentuk (shaping/ forming

machine)

Kaca adalah material yang ramah lingkungan, karena

sifatnya yang inaktif dan juga dapat di daur ulang. Proses

daur ulang ini dapat menghemat energi, bahan

baku, dan juga biaya produksi..

Proses daur ulang dapat menghemat energi

dikarenakan serpihan kaca meleleh lebih cepat

dibandingkan dengan bahan baku mentahnya. Tergantung pada bahan bakunya, daur ulang dapat menghemat energi sekitar 25% dan

menghemat bahan baku hingga 80%

Internasional

• Setiap tahun, jumlah konsumsi

soda dan energi berkurang

sebanyak 67% dan 35% pada

produksi soda, dikarenakan

penggunaan daur ulang

serpihan/sampah kaca, dimana

98% nya berasal dari bungkus yg

terbuat dari kaca.

• Berikut adalah tabel negara-

negara yang mendaur ulang

sampah kaca sampai dengan

tahun 1997:

Proses

Ada 5 tahap dasar untuk mendaur ulang sampah bungkus kaca, yaitu:

Pencucian Pemisahan

warna Penghancuran Pembungkusan Final Treatment

Pemisahan Warna

Pada zaman sekarang,

pemisahan warna,

sudah dapat dilakukan.

Hal ini dilakukan dengan

laser, seperti bagan

disamping ini:

Penghancuran

Pada awal setelah penghancuran, pengotor (metal, label, dll) harus

di buang dengan melalui detektor.

Setelah dihancurkan, maka dipisahkan

kembali antara yg dapat di daur ulang dengan

yang tidak dapat di daur ulang dengan cara

Sieving

Block Flow Diagram

Pengemasan

• Pengemasan merupakan unsur penting pada proses

pendaur-ulangan sampah kaca. Pengemasan harus

benar benar pada kondisi yang baik agar kaca tidak

pecah.

Dampak pada lingkungan

ALUMINIUM

Latar Belakang

• Sejak 1960-an

• Material yg paling banyak di daur ulang

• Menghemat energi dan mengurangi

polusi

• Aluminium murni vs aluminium daur

ulang.

Kelebihan aluminium

Menjaga kualitas makanan

Ringan, sehingga mengurangi penggunaan bahan bakar dan emisi selama transportasi (cocok untuk aplikasi pengemasan

dimana berat produk yang terpenting)

Kuat dan memiliki penjagaan yang unik terhadap kualitas produk, melindungi dari sinar UV, bau dan bakteri, kokoh, tak

mudah rusak, higienis, mudah dibuka dan dapat di daur ulang.

Tahan panas dan dingin, mudah untuk di sterilisasi

Pembuatan Aluminium

PROSES DAUR ULANG ALUMINIUM

DALAM INDUSTRI MAKANAN

KERTAS/KARTON

Produksi Kertas

1950

50 juta ton

1998

300 juta ton

2010

400 juta ton

Recycle Kertas

Eropa, Jepang, US mengonsumsi 2/3 dari total produksi kertas di dunia (koran, packaging, etc.)

Untuk menjaga SDA dan meningkatkan produksi dibutuhkan recycle

Hal ini berkaitan dengan pembuangan kertas itu sendiri, oleh karena itu kertas di-recycle

Recycle Kertas

Tujuan recycle adalah memanfaatkan serat yang terkadung pasca konsumsi kertas

Internal recycle : dilakukan pada pabrik itu sendiri (Contoh : waste digunakan untuk produksi tissue toilet atau handuk toilet)

Perekat (adhesive) harus dikembalikan lagi pada pabrik kertas

Adhesive standard : EN 1720, American TAPPI Standard UM 666

Permasalahan

Keterbatasan air dan pembatansan pembuangan limbah cair

Konservasi air in-plant mengurangi limbah, mengurangi volume

effluent, meminimalkan limbah padat

Pada pabrik kertas daur ulang, zero discharge

sangat mungkin setelah ada treatment khusus

(Tapi hal ini jarang dimiliki).

Adanya 2 skenario :

1. End –of-pipe

2. Kontrol dan manajemen polusi

melalui penerapan in-plant control

• Process water usage and

wastewater discharged from

the board paper mill

(adapted from Sohair et al.,

2006)

Kesimpulan

• Pelaksanaan langkah-langkah pencegahan polusi, seperti

pemulihan serat, pengurangan konsumsi air tawar dan

optimalisasi penggunaan air putih, terbukti sangat efektif

biaya.

• Semua solusi yang diimplementasikan memiliki periode

pengembalian pendek dan menghasilkan penghematan besar

dibandingkan dengan end-of-pipe treatment

Penanganan Limbah Buzzini dan Pires (2007) mengevaluasi performa upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor untuk treatment Black liquor dari Kraft pulping

Kinerja reaktor dievaluasi dari sudut pandang COD, pH, konsentrasi asam volatil, alkalinitas, konsentrasi metana dalam biogas dan pemeriksaan mikrobiologi dari lumpur.

Tanpa resirkulasi, pengurangan HRT 36-30 jam tidak signifikan mempengaruhi efisiensi COD removal rata-rata.

Volatile rata konsentrasi asam dalam limbah meningkat sebesar 16%.

Efisiensi removal COD rata-rata bervariasi 80-86% , dalam kasus terakhir ini, waktu retensi hidrolik adalah 30 dan 24 jam.

Life Cycle Impact Assessment

Untuk menginvestigasi lima alternatif manajemen limbah koran.

LCIA digunakan untuk menentukan peringkat alternatif dan bertanya

bagaimana peringkat ini terkait dengan SLCC terkait dengan setiap

alternatif.

Cost minimizing dipecahkan dan bertanya bagaimana ini peringkat

ekonomi murni yang berkaitan dengan

peringkat LCIA

Cost minimizing dipecahkan ketika biaya

eksternal dari penggunaan bahan

bakar fosil dimasukkan dan kemudian

dibandingkan solusi untuk hasil LCIA.

• Polyolefin/newspaper

fiber composites

preparation and

characterization

flowsheet

• (adapted from

Baroulaki et al., 2006)

POLYMER

Polymer

Biodegradable synthetic

copolymers and composites

Landfill Incineration

Pyrolysis Re-use and

recovery Composting

Recycling The issue of

contamination on recycling

Biodegradable Polymer

Biodegradable copolyamides based on diacids, diamines and α-amino acids

Proses degradasi polimer biodegradable terjadi dalam dua tahap

Pada tahap pertama, terjadi pemotongan rantai istimewa di daerah amorf

dari polimer semicrystalline.

Rantai awalnya acak scissions mengakibatkan

penurunan tingkat keterikatan, sehingga

memudahkan mobilitas non-degradable segmen

rantai di wilayah ini.

The penguraian potensi copolyamides disintesis

dikonfirmasi oleh eksperimen

biodegradabilitas berbagai seperti hidrolisis alkali, serangan mikroba-

bakteri

Partially degradable blends

• Skema degradasi berlaku umum dari polimer tinggi

massa molar terdiri dari tahap berikut:

Chitosan-poly (Vinyl alcohol) Blends

PVA dicampurkan dalam Larutan Chitosan dan

diaduk dan ditambahkan plasticizer

Senyawa berberat molekul kecil

ditambahkan ke campuran untuk

menurunkan titik leleh

WAXDP digunakan untuk melihat persentasi tinggi dari kristalitas dari

PVA

Hasil yang dilihat adalah menurunnya kristalitas

akibat gangguan kristalitas chitosan dalam

kondisi campuran

Landfill

Insinerasi

• Insinerasi adalah metode

pengolahan sampah dengan

cara membakar sampah pada

suatu tungku

pembakaran.Teknologi

insinerasi merupakan teknologi

yang mengkonversi materi

padat menjadi materi gas (gas

buang), serta materi padatan

yang sulit terbakar, yaitu abu

(bottom ash) dan debu (fly

ash).

Pirolisis

• Digunakan dalam mendaur

ulang senyawa berberat

molekul besar

• Mengubah campuran limbah

plastik ke produk turunan

minyak, gas yang dapat

dibakar, dan residu berat

• Pirolisis menghasilkan 35%

etilena, 9% propana, 39,7%

minyak (aromatik) dan sisanya

residu

Advantages

• volume can increase with little addition of people/equipment

• filled land can be reused for other community purposes Landfill

• requires minimum land

• can be operated in any weather

• produces stable odor-free residue

• refuse volume is reduced by half

Incinerasi

•Produces a marketable product (electricity)

•Low risk of water pollution

•Low risk of odours

•Minimal risk of health consequences

•Commercially proven technology

Pirolisis

•Energy and raw materials savings as replacing many single use products with one reusable one reduces the number that need to be manufactured

•Reduced disposal needs and costs

•Some older items were better handcrafted and appreciate in value.

Re-use and Recongvery

•Saleable Product, Destruction of pathogens

•Kills weed seeds Reduces mass and volume

• Improved handling, transportability

•Soil conditioner Reduces odour

Composting

Disadvantages

•completed landfill areas can settle and requires maintenance

•requires proper planning, design, and operation Landfill

•expensive to build and operate

•high energy requirement

•requires skilled personnel and continuous maintenance

•unsightly - smell, waste, vermin

Insinerasi

•Technology is still evolving

•Markets are yet to be developed for char product and pyrolysis liquids Pirolisis

• Reuse often requires cleaning or transport, which have environmental costs.

• Some items, such as freon could be hazardous or less energy efficient as they continue to be used.

• more durable than single-use products. This is particularly significant if only a small proportion of the reusable products are in fact reused.

• Sorting and preparing items for reuse takes time, which is inconvenient for consumers and costs money for businesses.

• Special skills are required to tweak the functional throughput of items when devoting them to new uses outside of their original purpose.

Re-use and Recovery

•Loss of Ammonia

•Tme consumed

•Cost equipment

•Land required

Composting

RECYCLING

Kompos merupakan hasil pengurai parsial dari

campuran bahan organik yang dapat dipercepat

dengan berbagai macam mikroba dalam kondisi

lingkungan yang hangat, lembap, dan aerobik.

Pengomposan adalah suatu proses dimana bahan

organik mengalami penguraian secara biologis,

khususnya oleh mikroba-mikroba yang memanfaatkan

bahan organik sebagai sumber energi. Industri

Limbah Padat

Limbah Cair

Serbuk gergaji kayu, kertas, ampas tebu, limbah kelapa sawit, dan limbah pengalengan makanan.

Alkohol, limbah pengolahan kertas, dan limbah pengolahan minyak kelapa sawit

Proses Kompos (Arvanitoyannis, 1999)

Pengumpulan dan pemilihan bahan daur ulang dari aliran limbah

Bahan baku reklamasi dengan perlakuan khusus, sehingga dapat

menggantikan material ‘virgin’ pada operasi manufaktur

Pemasaran bahan daur ulang

Pendirian pasar untuk material daur ulang

Keterlibatan publik untuk operasi program daur ulang

Kemasan atau desain produk: suatu produk harus dirancang agar dapat di

daur ulang. material campuran plastik harus dihindari.

Bahan baku: diharapkan suatu produk tidak mengandung bahan baku yang

tidak dapat di daur ulang.

Manajemen operasi: identifikasi bagian distribusi.

Legislasi: inspeksi untuk kemasan dan pajak yang tidak mengganggu daur

ulang untuk pemilihan manajemennya.

Edukasi konsumen mengenai daur ulang agar persentase konsumen yang

peduli terhadap promosi manajemen skema daur ulang

Teknologi dan aplikasi: memiliki peran penting untuk meningkatkan proses

daur ulang (Vogas, 1995)

Biaya untuk

mengumpulkan dan memisahkan

Menghindari pengurangan

biaya TPA

Pengurangan pendapatan dari daur ulang yang

dijual oleh fasilitas material

Terdiri dari gelas, plastik, bungkusan metal, kaleng, kertas, papan, kain, oil,

material konstruksi, abu, dan bahan organik.

PENYORTIRAN (SORTING)

Penyortiran

Post-consumer plastics

Pemisahan makro Pemisahan mikro

Pemisahan plastik dan kaca

Manual Mesin

Pengumpulan bahan yang dapat di daur ulang (recyclables)

Pemisahan Makro

Memisahkan material dari sampah yang dibuang dan memisahkannya menjadi komponen yang berbeda secara manual atau otomatis

Teknik dan metode pemisahan

• Gravitasi/sentrifugasi

• Metode berdasarkan bentuk fragmen individu (manual, alat pengukuran 3D)

• Detektor metal

• Teknik sonik (ultrasonik)

Pemisahan Mikro

Pemisahan polimer berdasarkan tipe setelah dihancurkan menjadi ukuran berdiameter kecil antara 1/8 hingga 1/4 inci (0.3-0.6 cm)

Menggunakan teknik berdasarkan

• Geometri (klasifikasi udara, mikronisasi)

• Densitas (hidrosiklon, swim/sink)

• Titik lebur (heated rolls)

• Mekanis (pengupasan)

• Sifat pelarutan (gradien temperatur)

Dasar Teknik Pemisahan Plastik

Dasar Teknik

Pemisahan Plastik

Perbedaan densitas

bentuk

warna sifat

fisiokimia

kelarutan

Solubility-Based Processes (SDP)

Pelarutan polimer inkompatibel dalam pelarut pada temperatur berbeda atau dalam pelarut berbeda, sehingga polimer terpisah tiap waktu.

Daur ulang skala lab.

• pipa PP,

• botol PVC,

• limbah busa PS,

• film LDPE dari rumah kaca,

• botol HDPE dari kemasan agrokimia

Gambar. Diagram alir metode disolusi/presipitasi untuk pemisahan campuran

polimer (Pappa et al., 2001)

Solubility-Based Processes (SDP)

Gambar. Fowsheet umum skema proses kering untuk memisahkan campuran dari

tiga plastik (Dodbiba dkk, 2005.)

FEEDSTOCK RECYCLING

Feedstock Recycling

Tujuan

• Mengkonversi plastik pasca-konsumen menjadi komponen dasar mereka (minyak, gas, nafta)

• Menggunakannya sebagai bahan baku sekunder untuk produksi plastik baru, cat atau perekat.

• Plastik pasca-konsumen juga dapat dimanfaatkan sebagai pengganti minyak untuk bahan mentah

Aplikasi

• Degradasi plastik menjadi monomer2

• Pirolisis menjadi monomer dan minyak. Contoh: Pirolisis limbah campuran plastik dan elastomer

• Gasifikasi menjadi syngas

• Pemecahan katalitik limbah plastik film dengan zeolit Nanokristalin HZSM-5 (~60 nm size)

Gambar. Diagram alir dari recycling pilot plant (Bertin and Robin, 2002)

Teknik Feedstock Recycle

Hidrogenasi

Gasifikasi

Proses BASF

Proses Reduksi

Hidrogenasi

• Me-recover minyak mentah (crude) sintetik dan gas sintetik untuk digunakan di industri

• Terjadi dalam kondisi tekanan sangat tinggi, plastik harus dicairkan dahulu (depolimerisasi) agar dapat dipompa

• Proses

• Depolimerisasi

• Dipompa dengan tekanan tinggi 15-250 bar

• Cairan dipanaskan hingga 440-480oC Klorin terurai (decomposed)

• Transfer ke reaktor kolom bertekanan tinggi hidrogenisasi

• Padatan dan komponen yang tidak digunakan akan terbuang

• Produk akhir terdiri dari minyak mentah (crude) dan gas sintetik (campuran metana, etana, propana, butana, pentana, dan heksana).

• Pemanfaatan dalam sistem tertutup menguntungkan karena tidak ada emisi berbahaya ke lingkungan

Hidrogenasi Kohleol-Anlage Bottrop

Gasifikasi

• Plastik dikonversi menjadi campuran gas (umumnya CO2 dan H2) pada 800oC atau lebih dengan penambahan O2 dan steam Klorin terurai

• Logam berat dan mineral dilelehkan menjadi ampas bijih seperti kaca (vitrifikasi)

• Crude gas didinginkan untuk mencegah pembentukan senyawa berbahaya seperti dioksin dan furan

• Tar dan padatan dipisahkan

• Tar cair yang mengandung karbon & hidrogen dikonversi menjadi gas dengan gasifier

Produksi Gas

Proses BASF

Mengonversi plastik bekas menjadi produk petrokimia sebagai bahan mentah

Aglomerat dikonversi dalam 3 tahapan proses

• Pencairan (liquefaction) sekitar 30oC tanpa kehadiran udara dan dehidroklorinasi PVC dalam campuran plastik

Plastik cair dipecah tanpa penambahan hidrogen pada suhu 400oC untuk menjadi feedstock

• Rantai polimer terpotong dan berbagai minyak dan gas terbentuk

• Gas dikompres dan digunakan sebagai feedstock

Setelah distilasi, dapat digunakan untuk produksi polimer (polietilen, polipropilen)

Minyak digasifikasi dan diproses menjadi metanol

Proses dalam sistem tertutup tidak menghasilkan emisi beracun bagi lingkungan

Proses Reduksi

• Aglomerat plastik digunakan sebagai pengganti heavy oil, bahan untuk furnace

• Merupakan reaksi karbon, CO, atau H2 dengan Oksigen

• Gas terbentuk ketika plastik dinjeksikan ke dalam furnace pada suhu 2000oC, leleh di bagian bawah furnace dan mengalami gasifikasi

• Lebih dari 80% gas tereduksi dari plastik

• Campuran gas CO dan steam diperoleh dan digunakan untuk pabrik baja.

Reduksi O2

Reference

• Arvanitoyannis, I.S. 2008. Waste Management For The

Food Industries. Elsevier Academic Press