Penilaian Daur Hidup (Life Cycle Assessment) Produk Kopra Dan Arang Tempurung Kelapa

Abstract

Kajian penilaian daur hidup (LCA) bertujuan untuk menentukan dampak lingkungan secara kuantitatif dari produk kopra dan arang tempurung kelapa pada batasan sistem cradle-to-gate. Kajian diawali dengan penentuan tujuan dan ruang lingkup, analisis inventori, analisis dampak, dan interpretasi. Analisis energi dengan perhitungan net energy value (NEV) dan net energy ratio (NER) dilakukan untuk menilai efisiensi energi dari tahapan proses budi daya kelapa, produksi kopra, dan produksi arang tempurung kelapa. Kajian dilakukan dalam lingkup kegiatan budi daya tanaman Kelapa Dalam yang berumur 42 tahun, produksi kopra dari kelapa, dan produksi arang dari tempurung hasil samping kopra. Identifikasi setiap masukan dan keluaran dari tahap budi daya kelapa, produksi kopra, dan produksi arang dilakukan berdasarkan analisis neraca massa dan neraca energi. Budi daya tanaman Kelapa Dalam menghasilkan produk utama kelapa butir dan produk samping berupa biomassa sabut kelapa, pelepah, dan daun. Kelapa butir dijadikan sebagai bahan baku produksi kopra yang menghasilkan produk utama kopra dan produk samping berupa tempurung, serabut, dan air kelapa. Tempurung kelapa dijadikan sebagai bahan baku arang dan sebagian bersama serabut kelapa dijadikan sebagai bahan bakar arang. Proses pirolisis tempurung menjadi arang menghasilkan produk berupa arang tempurung kelapa dan asap yang mengandung berbagai emisi gas. Analisis potensi dampak dilakukan terhadap 11 kategori dampak dengan metode CML-IA 2001 menggunakan bantuan software Simapro® versi 9.1.0.11. Kategori dampak yang dikaji yaitu abiotic depletion potential (ADP), abiotic depletion potential (fossil fuels) (ADP FF), global warming potential (GWP100), ozone layer depletion potential (ODP), human toxicity potential (HTP), fresh water aquatic ecotoxicity potential (FAP), marine aquatic ecotoxicity potential (MAP), terrestrial ecotoxicity potential (TEP), photochemical oxidation potential (POP), acidification potential (AP), dan eutrophication potential (EP). Proses normalisasi dilakukan untuk menentukan pengaruh dari berbagai dampak yang berbeda satuannya dalam bentuk satuan setara manusia (person equivalent). Hasil menunjukkan bahwa pada budi daya kelapa, kegiatan yang menghasilkan dampak terbesar (hotspot) adalah pada tahapan pemeliharaan. Pada produksi kopra hotspot terjadi pada tahap pengolahan sedangkan pada produksi arang hotspot terjadi pada tahap pirolisis. Proses pirolisis pada produksi arang juga menghasilkan dampak tertinggi dari ketiga kegiatan tersebut. Hasil normalisasi menunjukkan tiga pengaruh kategori dampak terbesar terhadap manusia dari kegiatan budi daya kelapa dan pengolahan kopra yaitu MAP, TEP, dan FAP yang merupakan toksisitas terhadap lingkungan perairan laut, lingkungan ekosistem tanah, dan lingkungan perairan tawar. Sementara itu pada produksi arang tingkat pengaruh tertinggi berubah menjadi HTP yang berdampak terhadap kesehatan manusia akibat emisi dari proses pirolisis tempurung kelapa. Analisis efisiensi energi menunjukkan aktivitas budi daya kelapa dan produksi kopra memiliki nilai NEV positif dan NER >1 yang menandakan energi sudah cukup efisien. Akan tetapi pada kegiatan produksi arang dihasilkan NEV yang negatif dan NER <1 yang menunjukkan bahwa jumlah energi yang dibutuhkan untuk produksi arang jauh lebih besar dibandingkan energi yang dihasilkan sehingga energi tidak efisien. Total energi dari ketiga kegiatan tersebut masih menunjukkan NEV yang positif yaitu sebesar 2.743 GJ dan NER 5,52. Hasil kajian LCA dan analisis energi menjadi dasar dirumuskannya skenario perbaikan untuk menurunkan dampak lingkungan dan meningkatkan efisiensi energi. Terdapat empat skenario yang dirumuskan berdasarkan hotspot aktivitas yang menyumbang dampak terbesar. Skenario 1 yaitu memanfaatkan asap hasil pirolisis menjadi asap cair. Skenario 2 yaitu menerapkan praktik budi daya kelapa organik dan mengganti bahan bakar minyak bumi menjadi bahan bakar nabati, skenario 3 yaitu mengintegrasikan perkebunan kelapa dengan tempat pengolahan kopra dan arang serta mengolah asap menjadi asap cair, sedangkan skenario 4 yaitu menggabungkan ketiga skenario. Penerapan masing-masing skenario berpotensi menurunkan dampak dan meningkatkan efisiensi energi. Hasil perhitungan skenario menunjukkan adanya potensi pengembangan agroindustri kelapa terpadu yang mengintegrasikan perkebunan kelapa, pabrik kopra, pabrik arang dan asap cair pada satu lokasi. Agroindustri kelapa terpadu berpotensi memanfaatkan hasil samping menjadi produk turunan kelapa yang memiliki nilai tambah atau memanfaatkan biomassa menjadi energi sehingga dapat terwujud kemandirian energi dan agroindustri kelapa yang lebih ramah lingkungan.

The purpose of life cycle assessment (LCA) study is to quantify the environmental impact of copra and coconut shell charcoal products at the cradle-to-gate system boundary. The study begins with determining the goals and scope, inventory analysis, impact analysis, and interpretation. Energy analysis by calculating the net energy value (NEV) and net energy ratio (NER) was carried out to assess the energy efficiency of the coconut cultivation process, copra production, and charcoal production stages. The study was conducted in the scope of the cultivation of the 42-year-old Tall Coconut Plant, the production of copra from coconuts, and charcoal from the shell of the by-product of copra. Identification of each input and output from the stages of coconut cultivation, copra production, and charcoal production based on mass balance and energy balance analysis. Cultivation of Coconut Plants produces coconut as the main product and by-products in coconut husk biomass, midrib, and leaves. Coconut grains are used as raw material for copra production, which produces copra as the main product and by-products in shells, fibres, and coconut water. Coconut shell is used as raw material for charcoal, and partly with coconut fibre is used as charcoal fuel. The process of shell pyrolysis into charcoal produces products in coconut shell charcoal and smoke containing various gas emissions. Analysis of potential impacts was carried out on 11 categories of impacts using the CML-IA 2001 method using the help of software Simapro® version 9.1.0.11. The studied impact categories in this work consisted of abiotic depletion potential (ADP), abiotic depletion potential (fossil fuels) (ADP FF), global warming potential (GWP100), ozone layer depletion potential (ODP), human toxicity potential (HTP), freshwater aquatic ecotoxicity potential (FAP), marine aquatic ecotoxicity potential (MAP), terrestrial ecotoxicity potential (TEP), photochemical oxidation potential (POP), acidification potential (AP), and eutrophication potential (EP). The normalization process is carried out to determine the effect of various impacts with different units in-person equivalent units. The results show that the activity that produces the most significant impact (hotspot) in coconut cultivation is at the fertilization stage. Copra production hotspot occurs at the processing stage, while charcoal production hotspot occurs at the pyrolysis stage. The pyrolysis process in charcoal production also produces the highest impact of the three activities. The normalization results show that the three most significant impacts on humans from coconut cultivation and copra processing activities are MAP, TEP, and FAP, which are toxic to the marine, terrestrial, and freshwater ecosystems. Meanwhile, in charcoal production, the highest level of influence changes to HTP, which impacts human health due to emissions from the pyrolysis of coconut shells. Energy efficiency analysis shows that coconut cultivation activities and copra production have a positive NEV and NER > 1, which indicates that the energy is quite efficient. However, negative NEV and NER <1 are generated in charcoal production activities, which indicates that the amount of energy required for charcoal production is much greater than the energy produced, so it is energy inefficient. The total energy from the three activities still shows a positive NEV of 2743 GJ and NER of 5.52. The LCA study and energy analysis results are the basis for formulating improvement scenarios to reduce environmental impacts and increase energy efficiency. There are four scenarios formulated based on hotspots activity that contribute the most significant impact. Scenario 1 is to utilize the smoke resulting from pyrolysis into liquid smoke. Scenario 2 is implementing organic coconut cultivation practices and replacing petroleum fuels with biofuels. Scenario 3 integrates coconut plantations with copra and charcoal processing plants and processing smoke into liquid smoke, while scenario 4 combines the three. The implementation of each scenario has the potential to reduce impact and increase energy efficiency. The results of the scenario calculation show the potential for the development of an integrated coconut agro-industry that integrates coconut plantations, copra factories, charcoal factories and liquid smoke in one location. The integrated coconut agro-industry has the potential to utilize by-products into coconut derivative products that have value-added or utilize biomass into energy so that energy independence and coconut agro-industry can be realized that is more environmentally friendly.