Untitled - Asosiasi Pulp dan Kertas Indonesia

Transcription

KEMENTERIAN PERINDUSTRIAN
BALAI BESAR PULP DAN KERTAS
Jl. Raya dayeuhkolot No 132, Kotak Pos 1005.
Bandung 40258
Telp (022) 5202980 & 5202871; Fax (022) 5202871
PEDOMAN PERHITUNGAN KARBON
UNTUK INDUSTRI PULP DAN KERTAS
DALAM
IMPLEMENTASI KONSERVASI ENERGI DAN
PENGURANGAN EMISI CO2 DI SEKTOR INDUSTRI
(FASE 1)
PUSAT PENGKAJIAN INDUSTRI HIJAU
DAN LINGKUNGAN HIDUP
BADAN PENGKAJIAN KEBIJAKAN, IKLIM
DAN MUTU INDUSTRI (BPKIMI)
2011
i
PEDOMAN PERHITUNGAN KARBON
UNTUK INDUSTRI PULP DAN KERTAS
DALAM
IMPLEMENTASI KONSERVASI ENERGI DAN PENGURANGAN EMISI
CO2 DI SEKTOR INDUSTRI (FASE 1)
PEMBINA
Menteri Perindustrian
M.S Hidayat
PENANGGUNG JAWAB
Arryanto Sagala
TIM PENGARAH
Tri Reni Budiharti
Shinta D. Sirait
TIM PENYUSUN
Ngakan Timur Antara Susi Sugesty
Henggar Hardiani Sri Purwati
Yusup Setiawan Heronimus Judi Tjahyono
Rini S Soetopo Yuniarti Puspita Kencana
Teddy Kardiansyah
TIM EDITOR
Sangapan
Denny Noviansyah
Yuni Herlina Harahap
Juwarso Gading
Wiwiek Sari Wijiastuti
Patti Rahmi Rahayu
DITERBITKAN OLEH
Balai Besar Pulp dan Kertas
Pusat Pengkajian Industri Hijau dan Lingkungan Hidup
Badan Pengkajian Kebijakan Industri dan Mutu Industri
DICETAK OLEH
KEMENTERIAN PERINDUSTRIAN
ii
PEDOMAN
PERHITUNGAN KARBON UNTUK INDUSTRI PULP DAN
KERTAS DALAM IMPLEMENTASI KONSERVASI ENERGI DAN
PENGURANGAN EMISI CO2 (Fase 1)
Edisi I. Jakarta : Kementerian Perindustrian,Januari 2011
vi + 79 hlm.
Disajikan dalam Bahasa Indonesia dan Bahasa Inggris
Alamat Penerbit:
Kementerian Perindustrian
Jl. Gatot Subroto Kav. 52-53
Jakarta Selatan 12950
ISBN:.............................
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan
Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan
karunia-Nya sehingga Pedoman Perhitungan Karbon Untuk
Industri Pulp dan Kertas dalam kerangka Implementasi
Konservasi Energi dan Pengurangan Emisi CO2 di Sektor
Industri (PREP-ICCTF PHASE 1) ini dapat diselesaikan
pada waktunya.
Pedoman ini disusun untuk meningkatkan
pengetahuan dalam pelaksanaan konservasi energi dan
pengurangan emisi CO2 di sektor industri yang telah
dibahas oleh unsur pemerintah, tenaga ahli dan praktisi.
Diharapkan Pedoman ini bermanfaat bagi para
pihak yang berkepentingan dalam menerapkan konservasi
energi dan pengurangan emisi CO2 di sektor industri. Akhir
kata kami mengucapkan terimakasih kepada semua pihak
yang telah membantu dalam penyusunan Pedoman ini.
Jakarta, Januari 2011
Badan Pengkajian Kebijakan,
Iklim dan Mutu Industri
Kepala,
Arryanto Sagala
iv
Ringkasan Eksekutif
Kementerian Perindustrian telah berkomitmen untuk
menerapkan program konservasi energi dan pengurangan
emisi CO2 di sektor industri, sebagai perwujudan kontribusi
terhadap komitmen pemerintah untuk mengurangi emisi
gas rumah kaca sebesar 26% tahun 2020. Strategi utama
untuk mencapai tujuan pengurangan emisi CO2 pada
sektor industri, adalah Implementasi dari Konservasi
Energi dan Pengurangan
Emisi CO2
pada
sektor
industri (Tahap 1) tahun 2010-2011. Pendanaan program
tersebut didukung sepenuhnya oleh Indonesian Climate
Change Trust Fund (ICCTF).
Buku Perhitungan Emisi Gas Rumah Kaca ini
membantu Industri Pulp dan Kertas Indonesia dalam
estimasi perhitungan emisi dari operasional proses
pembuatan pulp dan kertas saja, tidak mencakup
perhitungan emisi dari peralatan transportasi. Perhitungan
karbon mengacu pada beberapa protokol Gas Rumah
Kaca yang dipublikasikan antara lain oleh National Council
for Air and Stream Improvement (NCASI), World
Resources Institute/World Bussines Council for Sustainable
Development (WRI / WBCSD), Intergovernmental Panel on
Climate Change (IPCC), United Nations Framework
Convention on Climate Change (UNFCC) dan United
States Environmental Protection Agency (USEPA).
Buku pedoman perhitungan emisi ini berisikan
program The Indonesian Climate Change Trust Fund
(ICCTF), identifikasi perhitungan, perangkat perhitungan
berdasarkan protokol, emisi dari proses pembakaran
bahan bakar fosil, biomassa dan dari pengelolaan
lingkungan.
v
Bagian identifikasi perhitungan, menguraikan
sumber-sumber emisi untuk perhitungan emisi diindustri
pulp dan kertas yang mencakup pada proses pemasakan
pulp yang utamanya dari Recovery Boiler, Power Boiler,
Lime Kiln, dan Power Plant system CHP (Combined Heat
Power).
Perhitungan emisi pada proses pembuatan kertas
mengikuti struktur proses pembuatan kertas, dimana
struktur tersebut merupakan rangkaian satuan operasi
pembuatan kertas mulai dari stock preparation hingga
finishing ditambah coating. Alokasi emisi diperhitungkan
secara bertahap berdasarkan parameter distribusi proses
pembuatan kertas yang meliputi jalur produksi, satuan
operasi dan peralatan spesifik.
Bagian perangkat perhitungan, menguraikan
tahapan dasar untuk pengelolaan emisi yang meliputi
perencanaan, perhitungan dan pelaporan.
Pada tahap perencanaan menguraikan tujuan dan
batasan yang akan diacu pada perhitungan emisi, meliputi
batasan organisasional dan operasional, sedangkan pada
tahap perhitungan diuraikan langkah-langkah perhitungan
seleksi pendekatan perhitungan, memilih faktor emisi,
menetapkan alat bantu perhitungan, menyampaikan data
dari level satuan operasi ke level korporat. Adapun pada
tahap pelaporan diuraikan mengenai laporan emisi yang
memuat antara lain deskripsi perusahaan dan batasan
yang digunakan, informasi berbagai jenis emisi, dan
ketertelusuran data laporan.
Pedoman ini juga menyampaikan uraian tentang
perhitungan emisi dari proses pembakaran bahan bakar
fosil dan biomassa yang dilakukan berdasarkan estimasi
perhitungan emisi CO2 dari pembakaran bahan bakar fosil,
meliputi jumlah bahan bakar, kadar karbon dalam bahan
vi
bakar dan faktor emisi menurut IPCC. Emisi CO 2 dari
pembakaran biomassa tidak dihitung sebagai emisi gas
rumah kaca, akan tetapi jika suatu perusahaan memilih
untuk melakukannya dapat melaporkan secara terpisah.
Perhitungan emisi metan (CH4) dan nitrogen oksida
(N2O) dari proses pembakaran, baik bahan bakar fosil
ataupun biomassa, diperkirakan berdasarkan faktor emisi
IPCC, potensi pemanasan global (global warming potensial
/GWP) dan data kegiatan. Selain itu juga dibahas tentang
metoda perhitungan emisi CO2, CH4, dan emisi N2O pada
unit lime kiln dan kalsinasi di pabrik pulp dari bahan bakar
fosil.
Perhitungan emisi dari pengelolaan lingkungan bisa
berasal dari landfill, insinerasi, pengomposan dan digestasi
anaerobik. Emisi dari landfill hanya CH4 yang teroksidasi
menjadi CO2, sedangkan gas CO2 dari landfill tidak
termasuk dalam perhitungan total emisi. Emisi CO2 yang
dihasilkan dari insinerator dihitung berdasarkan kandungan
total karbon dalam limbah padat dengan perbandingan
komponen yang terdapat dalam campuran aliran limbah
yang dibakar. Emisi dari kompos sebagian besar adalah
CO2 biogenik dan NH3, namun NO2 dan CH4 juga
terdeteksi. Metoda estimasi perhitungan emisi karbon
biogenik pada proses pengomposan dari bahan baku
organik didasarkan pada berat organik karbon dalam
limbah yang diubah menjadi CO2-eq. Digestasi anaerobik
menghasilkan biogas sebagai produk samping dari
dekomposisi zat organik yang dapat dimanfaatkan sebagai
sumber energi alternatif. Metoda perhitungan emisi CO2
ekivalen dari biogas dilakukan berdasarkan jumlah total
karbon dalam limbah yang diubah menjadi CH4.
Buku panduan perhitungan emisi industri pulp dan
kertas ini menyajikan suatu format untuk melaporkan hasil
vii
perhitungan emisi perusahaan baik dari emisi langsung
yang berasal dari sumber yang dimiliki atau dikendalikan
oleh perusahaan maupun dari emisi tidak langsung. Dalam
hal ini perusahaan bebas untuk memilih metoda
perhitungan emisi dan format pelaporannya, akan tetapi
metodanya harus dijelaskan dalam hasil inventarisasi.
Akhir kata mudah-mudahan buku panduan
perhitungan emisi untuk industri pulp dan kertas ini, dapat
menjadi petunjuk dan berguna bagi semua pihak yang
berkepentingan.
viii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR …………………………………………….
RINGKASAN EKSEKUTIF ………………………………………
DAFTAR ISI ………………………………………………………
DAFTAR TABEL …………………………………………………
DAFTAR GAMBAR ………………………………………………
BAB I PENDAHULUAN …………………………………….
iv
v
ix
xi
xii
1
1.1 Program ICCTF ……………………………………...
1
1.2 Emisi Gas Rumah Kaca (GRK) ……………………
4
BAB II PERANGKAT PERHITUNGAN GRK
BERDASARKAN PROTOKOL …………………….. 9
2.1. Tahap Perencanaan ………………………………...
10
2.1.1. Batasan Organisasi …………………………………
11
2.1.2. Batasan Operasional ……………………………….
12
2.2. Tahap Perhitungan ………………………………….
13
2.3. Tahap Pelaporan …………………………………….
15
2.3.1. Penyajian Hasil Inventori …………………………
15
BAB III IDENTIFIKASI PERHITUNGAN EMISI …………..
21
3.1. Perhitungan Emisi pada proses pembuatan pulp...
21
3.1.1. Emisi pada proses pemasakan pulp ………………
21
3.1.2. Emisi pada Recovery Boiler ………………………
21
3.1.3. Emisi pada Power Boiler ……………………………
22
3.1.4. Emisi pada Lime Kiln ………………………………..
22
3.1.5. Emisi pada Make-up Chemicals …………………...
22
3.1.6. Emisi pada Power Plant system CHP (Combined
Heat Power) ………………………………………….
23
3.1.7.
Emisi berdasarkan penggunaan listrik yang dibeli
ix
dari luar pabrik (electricity purchase) ……………..
23
3.2. Perhitungan GRK pada Proses Pembuatan
Kertas …………………………………………………
27
BAB IV EMISI GAS RUMAH KACA (GRK) DARI
PROSES PEMBAKARAN …………………………..
31
4.1. Proses Pembakaran di Industri Pulp dan Kertas…
31
4.2. Faktor Emisi ………………………………………….
36
4.3. Emisi dari Pembakaran Bahan Bakar Fosil ………
39
4.3.1. Karbondioksida (CO2) ………………………………. 39
4.3.1.a. Emisi CO2 dari Lime Kiln dan Kalsinasi Pabrik
Kraft …………………………………………………..
41
4.3.1.b. Emisi CO2 dari tambahan karbonat (make-up
carbonates) di pabrik pulp ………………………….
42
4.3.2. Metan (CH4) dan Nitrogen oksida (N2O) ………….
43
4.3.3. Perhitungan Emisi dari Pembakaran Bahan Bakar
Fosil …………………………………………………...
46
4.4. Emisi dari pembakaran bahan bakar biomassa….
52
4.4.1. Emisi CO2 …………………………………………….
52
4.4.2. Emisi CH4 dan N2O …………………………………
52
4.4.2.1 Pembakaran Bahan Bakar Campuran Biomassa
dan Fosil di Boiler ……………………………………
55
4.5. Emisi yang berkaitan dengan listrik impor
56
4.5.1. Impor Listrik ………………………………………….
56
BAB V EMISI GAS RUMAH KACA DARI
PENGELOLAAN LINGKUNGAN …………………..
58
5.1. Metoda Perhitungan Emisi Gas Carbon dari
Proses landfill ………………………………………..
58
5.1.1. Landfill dengan sistem pengumpul gas …………...
61
x
5.1.2. Landfill tanpa sistem pengumpul gas ……………
62
5.1.3. Metoda Perhitungan Emisi Gas Karbon Pada
Proses Insinerasi ………………………………….
64
5.1.4. Metoda Perhitungan Emisi dari proses
pengomposan ………………………………………
68
5.1.5. Digestasi anaerobic ……………………………….
69
PENUTUP ………………………………………………………..
72
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………..
74
LAMPIRAN
TABEL KONVERSI SATUAN UNTUK ENERGI ………………. 77
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1.
Tabel 2.1.
Tabel 2.2.
Tabel 2.3.
Tabel 2.4.
Tabel 3.1.
Tabel 3.2.
Tabel 3.3.
Tabel 3.4.
Tabel 3.5.
Table 4.1.
Table 4.2.
Table 4.3.
Table 4.4
Table 4.5
Table 4.6
Table 4.7
Tabel 4.8
Potensi pemanasan global berdasarkan
pada pengukuran selama 100 tahun ….
Contoh tabel laporan operasional
batasan inventori ……………………….
Contoh tabel laporan hasil inventori
emisi langsung ………………………….
Contoh tabel hasil inventori emisi tidak
langsung …………………………………
Contoh tabel laporan faktor emisi yang
digunakan untuk persiapan Inventori …
Perhitungan nilai kalor bahan dan
bahan bakar ……………………………..
Emisi GRK untuk memproduksi 1 ton
AD pulp putih …………………………….
Perhitungan Power Related Emission…
Perhitungan Steam Related Emission…
Perhitungan Other Thermal Related
Emission………………………………….
Rentang Faktor Emisi dari berbagai
sumber pembakaran bahan bakar fosil..
Faktor emisi CO2 IPCC25……………….
Rekomendasi faktor koreksi karbon
yang tidak teroksidasi dari berbagai
dokumen pedoman ……………………..
Faktor emisi untuk Lime Kiln dan
Kalsinasi pabrik kraft …………………..
Faktor emisi dari tambahan (make-up)
CaCO3 dan Na2CO3 pabrik Pulp ………
Faktor emisi CH4 dan N2O ....................
Faktor emisi CH4 and N2O untuk boiler
industri ……………………………………
Faktor emisi CH4 dan N2O dari
7
16
17
19
20
25
26
28
31
32
37
40
41
41
43
44
45
xii
Tabel 5.1
pembakaran biomassa ..........................
Nilai L0 dan k untuk estimasi Gas Metan
pada Landfill ..........................................
53
64
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.
Gambar 2.2.
Gambar 2.3.
Gambar 3.1
Struktur GRK Protokol (Tomas, 2009) ..
Batasan organisasi pada proses emisi
GRK ......................................................
Klasifikasi emisi .....................................
Neraca Massa dan Energi Pada Pabrik
Pulp .......................................................
9
11
12
24
xiii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Program ICCTF
Kementerian Perindustrian telah berkomitmen untuk
menerapkan program konservasi energi dan pengurangan
emisi CO2 di sektor industri, sebagai perwujudan kontribusi
terhadap komitmen pemerintah untuk mengurangi emisi
gas rumah kaca sebesar 26% tahun 2020. Strategi utama
untuk mencapai tujuan pengurangan emisi CO2 pada
sektor industri, adalah Implementasi dari Konservasi
Energi dan Pengurangan
Emisi CO2
pada
sektor
industri (Tahap 1) tahun 2010-2011. Pendanaan program
tersebut didukung sepenuhnya oleh Indonesian Climate
Change Trust Fund (ICCTF).
Pada program tersebut telah disusun empat tahap
"grand strategy" konservasi energi dan pengurangan emisi
gas rumah kaca di sektor industri yang akan dilaksanakan
pada 2010 - 2020. "Program implementasi konservasi
energi dan pengurangan emisi CO2 di sektor industri
sebagai tindak lanjut dari komitmen pemerintah di
Pertemuan G20 di Pitsburgh, AS pada 2009 tentang
Pengurangan Emisi Gas Rumah Kaca,".Program tersebut
sejalan dengan visi Kementerian Perindustrian yakni
membawa Indonesia menjadi negara industri yang tangguh
pada 2025. Hal itu juga sesuai dengan tujuan jangka
pembangunan industri dengan konsep pembangunan yang
berkelanjutan. Energi mempunyai peranan yang sangat
penting
dan
menjadi
kebutuhan
dasar
dalam
pembangunan yang berkelanjutan. Oleh karena itu, energi
harus digunakan secara hemat, rasional dan bijaksana
Halaman 1 dari 78
agar kebutuhan energi pada masa sekarang dan masa
yang akan datang dapat terpenuhi. Kebanyakan sumber
energi utama di Indonesia masih berasal dari energi fosil
(minyak bumi, batubara, dan gas alam).
Komitmen pemerintah terkait penggunaan energi
telah dinyatakan melalui Peraturan Pemerintah Nomor 70
tahun 2009 tentang Konservasi Energi yang mewajibkan
pengguna sumber energi yang sama atau lebih besar dari
6.000 setara ton minyak (TOE) wajib melakukan
konservasi energi melalui manajemen energi. Sebagai
bentuk
dukungan
terhadap
komitmen
tersebut,
Kementerian Perindustrian telah menyusun Program
Konservasi Energi dan Pengurangan Emisi Gas Rumah
Kaca di Sektor Industri pada 2010-2020 yang terdiri atas
empat tahap, yaitu implementasi konservasi energi dan
pengurangan emisi CO2, implementasi Eco-label, promosi
pengurangan emisi CO2, dan pembentukan Energy
Services Company (ESCO).
Pada tahap pertama, Kementerian Perindustrian
melakukan kegiatan konservasi energi dan pengurangan
emisi gas CO2 pada September 2010 - Juni 2011 akan
diterapkan pada industri pulp dan kertas dan industri baja.
Gas yang dikategorikan sebagai Gas Rumah Kaca
(GRK) adalah gas-gas yang berpengaruh secara langsung
maupun tidak langsung terhadap efek rumah kaca yang
menyebabkan perubahan iklim. Dalam konvensi PBB
mengenai Perubahan Iklim (United Nation Framework
Convention On Climate Change-UNFCCC), ada enam jenis
yang digolongkan sebagai GRK yaitu karbondioksida
(CO2), gas metan (CH4), dinitrogen oksida (N2O),
sulfurheksafluorida (SF6), perfluorokarbon (PFCS) dan
hidrofluorokarbon (HFCS). Selain itu ada beberapa gas
juga termasuk dalam GRK yaitu karbonmonoksida (CO),
Halaman 2 dari 78
nitrogen oksida (NOX), klorofluorokarbon (CFC), dan gasgas organik non metal volatile. Gas-gas rumah kaca yang
dinyatakan
paling
berkontribusi
terhadap
gejala
pemanasan global adalah CO2, CH4, N2O, NOX, CO, PFC
dan SF6. Namun, untuk Indonesia dua gas yang disebut
terakhir masih sangat kecil emisinya, sehingga tidak
diperhitungkan. Dari kelima gas-gas rumah kaca tersebut
di atas, karbon dioksida (CO2) memberikan kontribusi
terbesar terhadap pemanasan global diikuti oleh gas
methan (CH4).
Tahun 1994 tingkat emisi CO2 di Indonesia sudah
lebih tinggi dari tingkat penyerapannya. Artinya Indonesia
sudah menjadi net emitter. Hasil perhitungan sebelumnya,
pada tahun 1990, Indonesia masih sebagai net sink atau
tingkat penyerapan lebih tinggi dari tingkat emisi.
Berapapun besarannya, Indonesia sudah memberikan
kontribusi bagi meningkatnya konsentrasi gas-gas rumah
kaca secara global di atmosfer. Adanya peningkatan gas
rumah kaca telah menyebabkan terjadinya pemanasan
global dan perubahan iklim.
Sejalan dengan semangat mendukung program
tersebut, sebagai salah satu kegiatan di program ICCTF,
Kementerian Perindustrian menyusun Pedoman Teknis
Pemetaan Teknologi dan Perhitungan Karbon untuk sektor
industri pulp dan kertas. Pedoman teknis ini telah disiapkan
untuk membantu organisasi internal industri dalam
pengembangan dan pelaksanaan rencana jangka panjang
konservasi energi dan pengurangan emisi CO2. Meskipun
setiap organisasi industri adalah spesifik, akan tetapi dalam
hal praktek perencanaan, prinsip perencanaan, praktek
manajemen, dan teknik komunikasi yang dijelaskan dalam
pedoman teknisi ini, berlaku secara umum.
Halaman 3 dari 78
1.2. Emisi Gas Rumah Kaca (GRK)
Emisi Gas Rumah Kaca sejak tahun 1990an
mengalami
peningkatan
yang
cukup
signifikan.
Peningkatan emisi mengakibatkan perubahan iklim global
yang cukup mengkhawatirkan. Intergovernmental Panel on
Climate Change (IPCC) tahun 2007 melaporkan bahwa
kecenderungan suhu permukaan global pada 50 tahun
terakhir (1956 – 2006) mengalami peningkatan hampir 2
kali lipat. Peningkatan suhu global tersebut kemudian
dikenal dengan istilah pemanasan global (global warming)
(IPCC 2007a). Salah satu GRK paling utama adalah gas
CO2. Sekitar 67% peningkatan gas CO2 berasal dari
pembakaran bahan bakar fosil dan 33% dari kegiatan
penggunaan lahan, alih guna lahan dan hutan (Land Use,
Land Use Change and forestry, LULUCF). Sekitar 350
milyar ton karbon berada pada hutan tropis dan dapat
diemisikan ke atmosfir melalui deforestasi dan degradasi
hutan (Laporte et al. 2008). Emisi dari deforestasi dan
degradasi hutan sebagian besar berasal dari negara
berkembang, seperti Indonesia, Kongo dan Brazil (IFCA,
2007a).
Efek rumah kaca (greenhouse effect) disebabkan
oleh keberadaan gas rumah kaca di troposfer. Gas rumah
kaca tersebut menyebabkan terperangkapnya radiasi
gelombang infra merah sebagai hasil radiasi balik dari
permukaan bumi yang menerima radiasi matahari. Hasil
penelitian Intergovernmental Panel on Climate Change
(IPCC) menyimpulkan bahwa keberadaan GRK sebesar
350 ppm (part per million) dianggap masih normal dan
sesuai untuk iklim bumi. Namun kenaikan GRK menjadi
430 ppm seperti yang terjadi pada saat ini menyebabkan
meningkatnya suhu rata-rata bumi dan mendorong
Halaman 4 dari 78
terjadinya perubahan iklim global. Gas rumah kaca yang
yang diketahui mempunyai kontribusi terhadap pemanasan
global adalah CO2, CH4, CO, N2O dan NOx. Lebih dari 75
% komposisi GRK di atmosfir adalah CO2 sehingga apabila
kontribusi CO2 dari berbagai kegiatan dapat dikurangi
secara signifikan maka ada peluang bahwa dampak
pemanasan global terhadap perubahan iklim akan
berkurang.
Beragam
aktivitas
manusia
menyebabkan
peningkatan konsentrasi GRK di atmosfer bumi. Gas ini
memiliki kemampuan untuk mengikat panas. Secara alami,
gas-gas rumah kaca ini memang diperlukan untuk berada
di atmosfer, karena jika tidak, maka bumi ini akan bersuhu
sekitar 33oC, lebih rendah dari sekarang. Pada suhu
serendah itu, kehidupan di bumi ini tidak akan dapat
berlangsung. Apabila konsentrasi gas rumah kaca di
atmosfer mengalami peningkatan, maka panas matahari
yang terperangkap di atmosfer menjadi lebih banyak.
Akumulasi panas inilah yang akan menyebabkan
peningkatan suhu permukaan bumi. Itu sebabnya, pada
saat gas rumah kaca terus meningkat, pemanasan global
akan terjadi.
United Nation Framework Convention on Climate
Change (UNFCCC) menetapkan enam jenis gas rumah
kaca yang timbul akibat tindakan manusia: Karbondioksida
(CO2),
Metana
(CH4),
Nitro
Oksida
(N2O),
Hydrofluorocarbons (HFCs), Perfluorocarbons (PFCs) and
Sulfur hexafluoride (SF6). Menurut hasil observasi, suhu
permukaan bumi sudah naik rata-rata sebesar 1°C sejak
awal revolusi industri dan kenaikan akan mencapai 2°C
pada pertengahan abad ini jika tidak ada langkah-langkah
drastis yang diambil untuk mengurangi laju pertambahan
emisi gas rumah kaca di atmosfer.
Halaman 5 dari 78
Pemanasan global akan berujung pada perubahan
iklim yang menyebabkan berubahnya faktor-faktor iklim,
seperti curah hujan, penguapan dan temperatur.
Perubahan-perubahan ini juga akan memacu terjadinya
bencana lingkungan yang terkait dengan faktor-faktor iklim
untuk lebih sering terjadi, dengan besaran yang lebih dari
sebelumnya.
Gas Rumah Kaca adalah gas-gas di atmosfer yang
memiliki kemampuan menyerap radiasi gelombang
panjang yang dipancarkan kembali ke atmosfer oleh
permukaan bumi. Sifat termal radiasi inilah menyebabkan
pemanasan atmosfer secara global (global warming). Di
antara GRK penting yang diperhitungkan dalam
pemanasan global adalah karbon dioksida (CO2), metana
(CH4) dan nitrous oksida (N2O). Dengan kontribusinya yang
lebih dari 55% terhadap pemanasan global, CO2 yang
diemisikan dari aktivitas manusia (anthropogenic)
mendapat perhatian yang lebih besar. Tanpa adanya GRK,
atmosfer bumi akan memiliki suhu 30oC lebih dingin dari
kondisi saat ini. Namun demikian seperti diuraikan diatas,
peningkatan konsentrasi GRK saat ini berada pada laju
yang mengkhawatirkan sehingga emisi harus segera
dikendalikan. Upaya mengatasi (mitigasi) pemanasan
global dapat dilakukan dengan cara mengurangi emisi dari
sumbernya atau meningkatkan kemampuan penyerapan.
Protokol internasional telah menetapkan karbon
dioksida (CO2) sebagai gas acuan untuk pengukuran
potensi pemanasan global (global warming potential atau
disingkat GWP) dari gas rumah kaca. Menurut definisi,
GWP dari satu kilogram karbon dioksida adalah 1 (disebut
bahan referensi). GWP karbon dioksida, metan dan asam
nitrat dapat dilihat pada Tabel 1.1.
Halaman 6 dari 78
Untuk mengurangi dampak negatif dari fenomena
perubahan iklim, perlu menghitung jumlah emisi karbon
(CO2) dari kegiatan industri. Protokol GRK menyediakan
panduan tahap demi tahap bagi perusahaan untuk
mengkuantifikasi dan melaporkan emisi. Menurut Protokol
GRK, ada 3 tahapan dasar untuk pengelolaan emisi, yaitu
Tabel 1.1 Potensi pemanasan global berdasarkan berdasarkan
pada pengukuran selama 100 tahun
Potensi Global
Jumlah
Karbon
Gas rumah kaca
Warming
(kg)
ekuivalen
(CO2 ekivalen)
Karbon dioksida
1
1
0,27
Metana
1
21
5,67
Nitrogen oksida
1
310
83,7
Sumber : US EPA, 1998 dalam Valzano et al, 2001
Selain itu perusahaan juga harus menyajikan hasil
inventori dari pembakaran biomassa secara terpisah dari
emisi langsung. Perhitungan biomassa merupakan salah
satu langkah yang dilakukan dalam suatu kegiatan mitigasi
perubahan iklim di sektor kehutanan, hanya kegiatan yang
bertipe substitusi karbon tidak memerlukan perhitungan
biomassa. Pengelolaan sumber daya biomassa yang
berkelanjutan dapat diperbaharuhi dan tidak memberikan
kontribusi pemanasan global atau perubahan iklim. Gas
CO2 yang dihasilkan dari pembakaran biomassa
dikonsumsi oleh tumbuhan sebagai pertumbuhan lagi,
sehingga sepanjang pengelolaan sumber daya tersebut
berkelanjutan, kontribusi CO2 ke atmosfir adalah nol.
Karena pentingnya peran energi sebagai kebutuhan
dasar dalam pembangunan yang berkelanjutan dan juga
Halaman 7 dari 78
merupakan sumber emisi CO2, maka pengukuran dan
perhitungan karbon pada kegiatan industri menjadi sangat
penting. Data hasil perhitungan dapat digunakan sebagai
tolok ukur untuk mengetahui keberlanjutan kegiatan
industri, selain itu kemampuan perhitungan neraca karbon
penting dalam menghadapi sistem baru perdagangan
karbon pasca Kyoto Protocol (tahun 2012) yang disebut
dengan Clean Development Mechanism (CDM).
Panduan ini membahas tentang parameter apa saja
yang penting diukur berkenaan dengan perhitungan karbon
untuk industri pulp dan kertas yang berkaitan dengan emisi
GRK.
Halaman 8 dari 78
BAB II
PERANGKAT PERHITUNGAN GRK BERDASARKAN
PROTOKOL
Protokol GRK menyediakan panduan tahap demi
tahap bagi perusahaan untuk mengkuantifikasi dan
melaporkan emisi GRK. Menurut Protokol GRK, ada 3
tahapan
dasar
untuk
pengelolaan
emisi,
yaitu
PERENCANAAN
PERHITUNGAN
PELAPORAN
PRINSIP
TUJUAN
BATASAN
ORGANISASI
BATASAN
OPERASIONAL
IDENTIFIKASI
SUMBER
PILIH
PENDEKATAN
PERHITUNGAN
TENTUKAN
FAKTOR EMISI
BATASAN
INVENTORI
EMISI
BERDASARKAN
JENIS
KUMPULKAN
DATA
LAPORAN
BERDASARKAN
PENGURANGAN
TERAPKAN PADA
PERANGKAT
PERHITUNGAN
PENELUSURAN
DAN LAPORAN
KEMAJUAN
KONFIRMASI
PADA TINGKAT
PERUSAHAAN
Gambar 2.1 Struktur GRK Protokol (Tomas, 2009)
Halaman 9 dari 78
2.1. Tahap Perencanaan
Pada tahap perencanaan, prinsip dasar harus
ditetapkan mengingat hasil dari perhitungan GRK sangat
mungkin akan mempengaruhi pengambilan keputusan di
bidang ekonomi dan lingkungan. Selanjutnya ditetapkan
pula tujuan dan batasan yang akan diacu pada perhitungan
emisi tersebut. Batasan yang harus ditinjau meliputi
batasan organisasional dan operasional.
Prinsip dasar yang harus dianut, meliputi :
- RELEVAN,
memastikan
inventarisasi
GRK
merefleksikan emisi pabrik dan dapat digunakan oleh
para pengambil keputusan, baik internal amupun
eksternal
- LENGKAP, menghitung dan melaporkan semua
sumber dan aktifitas emisi pabrik dalam bata-batas
inventarisasi. Hal-hal yang tidak dihitung harus
diperlihatkan dan dijustifikasi
- KONSISTEN,
menggunakan
metodologi
yang
konsisten untuk mempermudah membandingkan emisi
sepanjang waktu. Jika ada perubahan data, batasbatas inventarisasi, metoda, dan faktor relevan lainnya,
harus didokumentasi secara transparan
- TRANSPARAN, menujukan semua isu yang relevan
secara faktual dan koheren, berdasarkan audit yang
bersih. Perlihatkan asumsi-asumsi yang relevan dan
referensi yang sesuai dalam metodologi perhitungan
dan data yang digunakan
- AKURAT, memastikan kuantifikasi emisi tidak melebihi
atau di bawah emisi aktual secara sistematik, dapat
dinilai, dan ketidakpastian dapat dikurangi sedapat
mungkin. Mendapatkan akurasi yang cukup untuk
Halaman 10 dari 78
memampukan
pengguna
laporan
keputusan dengan jaminan yang tinggi
mengambil
2.1.1. Batasan organisasi
Batasan organisasional ditetapkan mengingat
adanya inter relasi antar organisasi, sehingga jelas mana
emisi yang menjadi tanggungjawabnya. Batasan dapat
dilihat pada Gambar 2.2.
TOTAL EMISI PROSES
PROSES
KEPEMILIKAN
PERUSAHAAN.
PROSES
KENDALI
OPERATOR
PROSES
PENGOPERASIAN
FINANSIAL
Gambar 2.2 Batasan organisasi pada proses emisi GRK
Ada 3 lingkup batasan yang ditetapkan dalam
protocol GRK, yaitu :
- Equity Share Approach, jika suatu perusahaan
menguasai operasional perusahaan lain, maka emisi
yang dihitung adalah emisi bersama.
- Financial Control Approach, emisi mencerminkan
kontribusi ekonomi dari suatu kebijakan operasional.
- Operational Conrol Approach, jika suatu perusahaan
memiliki hak penuh atas kebijakan operasionalnya,
maka emisi yang dihitung adalah sepenuhnya emisi
dari perusahaan tersebut.
Halaman 11 dari 78
Gambar 2.3 Klasifikasi emisi
2.1.2. Batasan Operasional
Protokol
GRK
juga
menetapkan
batasan
operasional untuk perhitungan emisi. Pedoman ini
menetapkan tiga lingkup emisi batasan operasional yang
harus dipertimbangkan (gambar 2.3). Gambar tersebut
menunjukkan perbedaan fasilitas yang berhubungan
dengan lingkup emisi.
Lingkup 1 :
Lingkup 2:
Semua emisi langsung yang dihasilkan dan
dikendalikan satuan operasi dari suatu
perusahaan selama pembangkitan listrik,
panas, dan uap air. Termasuk didalamnya,
emisi yang dihasilkan oleh proses kimia
dan unit transportasi yang ada dibawah
kendalinya.
Emisi yang terkait dengan penggunaan
listrik hasil pembelian dari pihak lain.
Protokol menetapkan bahwa faktor emisi
yang digunakan untuk listrik yang dibeli,
tidak memperhitungkan distribution loss.
Hal ini harus disebutkan secara eksplisit.
Halaman 12 dari 78
Lingkup 3 :
Memasukkan emisi yang terkait dengan
aktivitas tidak langsung dari siklus hidup
produk milik perusahaan. Aktivitas tersebut
bukan milik perusahaan dan tidak berada
dibawah kendalinya. Menurut Protokol
GRK, Lingkup 3 diterapkan untuk
menghitung emisi yang terkait dengan
produk itu sendiri
2.2. Tahap Perhitungan
Protokol GRK, menetapkan 6 langkah unuk
melaksanakan tahap perhitungan emisi, yaitu :
- identifikasi sumber emisi
- seleksi pendekatan perhitungan
- memilih faktor emisi
- pengumpulan data
- menetapkan alat bantu perhitungan
- menyampaikan data dari level satuan operasi ke level
korporat.
Sumber emisi diidentifikasi berdasarkan batasan
yang telah dipilih pada perencanaan. Metoda perhitungan
pada dasarnya dapat dilakukan berdasarkan pendekatan
berikut :
 Secara Langsung
Pendekatan
ini
memerlukan
pemantauan
konsentrasi gas dan laju alirnya. Pengukuran
seperti ini akan sangat mahal biayanya, bahkan
dalam beberapa hal kemungkinan tidak tersedia.
Halaman 13 dari 78
 Secara Perhitungan
Ada dua cara perhitungan yang bisa dilakukan,
yaitu perhitungan berdasarkan stoikhiometri reaksi
dan neraca massa suatu proses. Cara kedua,
perhitungan dilakukan berdasarkan faktor yang
sudah terdokumentasi. Faktor ini sebenarnya
adalah
rasio
yang
digunakan
untuk
menghubungkan emisi terhadap pengukuran
aktivitas suatu sumber emisi. Protokol GRK
menjembatani
kebutuhan
minimal
untuk
menghitung
dan
melaporkan
emisi
suatu
perusahaan. Pelaporan emisi menjadi sangat
sederhana yaitu mengkompilasi penggunaan bahan
bakar misalnya, dan mengkonversikannya menjadi
emisi CO2 menggunakan faktor emisi.
Protokol GRK menetapkan dua kategori alat bantu
perhitungan, yaitu cross-sector tools dan sector-specific
tools. Fitur utama pada alat bantu cross-sector adalah
perhitungan emisi dari pembakaran stasioner, pembakaran
bergerak, HFC dari AC dan refrigerasi, dan estimasi
ketidak pastian perhitungan emisi. Dalam buku ini, akan
digunakan alat-bantu specific-sector untuk perhitungan
emisi di industri pulp dan kertas. Fitur utama alat-bantu ini
adalah perhitungan emisi langsung dari produksi pulp dan
kertas, termasuk emisi langsung dan tidak langsung dari
pembakaran bahan bakar pada peralatan stasioner.
Selanjutnya, Protokol GRK merekomendasikan dua
cara untuk menyampaikan laporan ke tingkat korporat dari
satuan operasi. Satuan operasi melaporkan data mentah,
kemudian korporat menghitung emisinya (sentralisasi).
Atau, masing-masing satuan operasi menghitung emisinya
kemudian menyampaikannya ke tingkat korporat.
Halaman 14 dari 78
Perusahaan juga dapat mengkombinasikan kedua cara
tersebut.
2.3. Tahap Pelaporan
Laporan emisi berdasarkan pada Protokol,
sekurang-kurangnya harus memuat :
Deskripsi perusahaan dan batasan yang digunakan
Informasi berbagai jenis emisi
Laporan reduksi emisi yang kemungkinan berada di
luar lingkup protocol
Definisi dan komitmen target reduksi
Ketertelusuran data laporan
2.3.1. Penyajian hasil inventori
Untuk penyajian hasil inventory, perusahaan bisa
membuat format sendiri sesuai kebutuhannya, tetapi perlu
diperhatikan bahwa output dari hasil penyajian tersebut
harus transparan disertai dengan informasi kunci yang
diperlukan untuk interpretasi hasil.
Berikut ini ada 4 contoh tabel yang bisa digunakan
oleh perusahaan sebagai salah satu acuan untuk penyajian
hasil inventori, yaitu Tabel 2.1. matrik yang bisa digunakan
untuk menunjukkan operasi-operasi yang termasuk dalam
batasan inventori operasional, sedangkan Tabel 2.2. matrik
yang dapat digunakan untuk pencatatan emisi langsung
dalam batasan inventori dari sumber-sumber yang dipunyai
atau dikontrol perusahaan. Begitu pula pada Tabel 2.3
matrik yang dapat digunakan untuk pencatatan emisi tidak
langsung yaitu emisi dari sumber yang dipunyai
perusahaan dari inventori yang dipunyai pihak lain seperti
emisi dari import daya.
Halaman 15 dari 78
Tabel 2.1. Contoh tabel laporan operasional batasan inventori
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
Sumber Emisi
Kendaraan transportasi
kayu/serpih/limbah
kertas/bahan baku lainnya
Kendaraan transportasi produk,
produk samping, limbah
Pengulitan kayu
Penyerpihan
Pembuatan pulp kraft
Tungku pemulihan kraft
Lime kiln/kalsinasi
Insinerator NCG
Pembuatan pulp dari kertas
bekas dan pembersihannya
Deinking
Pemutihan pulp
Produksi kertas dan karton
Coating
Roll trimming, roll wrapping,
sheet cutting
Pengolahan air limbah
Pemrosesan lumpur
Landfill
Peralatan pengendali emisi
Ruang kerja karyawan
Operasi lainnya : uraikan
Tandai untuk operasi
yang termasuk inventori
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Halaman 16 dari 78
Tabel 2.2. Contoh tabel laporan hasil inventori emisi langsung
Total emisi langsung (ton)
No
Sumber Emisi
CO2 CH4 N2O CO2Eq.
Emisi dari Proses dan Energi
yang terkait
Pembakaran bahan bakar
1.
fosil
2.
Pembakaran biomassa
Make-up bahan kimia
3.
(CaCO3 dan Na2CO3)
Emisi dari transportasi dan
peralatan mesin
4.
On-road vehicles
Off-road vehicles and
5.
machinery
Emisi dari pengelolaan limbah
6.
Emisi landfill limbah pabrik
Sistem pengolahan air limbah
7.
anaerobik
Sumber lainnya : tidak
8.
termasuk diatas - uraikan
Total Emisi langsung
(Jumlah No. 1 sampai 8)
Emisi yang berkaitan dengan ekspor listrik dan uap
Emisi yang berhubungan
9.
dengan ekspor listrik
Intensitas karbon dari ekspor
listrik (lb CO2/MWh)
Intensitas karbon dari
penerimaan jaringan ekspor
listrik (lb CO2/MWh)
Metode yang digunakan untuk estimasi intensitas GRK dari
jaringan listrik:
Emisi yang berhubungan
10.
dengan ekspor uap
Halaman 17 dari 78
No
Total emisi langsung (ton)
CO2 CH4 N2O CO2Eq.
Sumber Emisi
Emisi dari Proses dan Energi
yang terkait
Total emisi ekspor listrik dan
uap (Jumlah No.9 dan 10)
Uraikan metode yang digunakan untuk pengontrolan oleh
perusahaan.
Termasuk informasi lainnya yang diperlukan untuk memahami
hasil inventori :
Halaman 18 dari 78
Tabel 2.3. Contoh tabel hasil inventori emisi tidak langsung
Total emisi tidak langsung
(Ton)
No.
Sumber Emisi
CO2 CH4 N2O CO2Eq.
Emisi tidak langsung yang berhubungan dengan listrik dan
uap yang di impor
Impor listrik yang
1.
dikonsumsi
Uap impor yang
2.
dikonsumsi
Total emisi tidak langsung
dari import listrik dan uap
(Jumlah No. 1 dan 2)
Emisi tidak langsung
lainnya
Uraikan Emisi tidak
3.
langsung lainnya
Impor dan ekspor bahan
bakar fosil yang
menghasilkan CO2
4.
Impor CO2
Ekspor bahan bakar fosil
5.
yang menghasilkan CO2
Uraikan metode yang digunakan untuk pengontrolan oleh
perusahaan. Termasuk informasi lainnya yang diperlukan untuk
memahami hasilinventori :
Halaman 19 dari 78
Tabel 2.4. Matrik yang dapat digunakan untuk
pencatatan faktor-faktor emisi yang digunakan untuk
persiapan inventori.
Tabel 2.4. Contoh tabel laporan faktor emisi yang digunakan
untuk persiapan inventori
Sumber
Sumber Emisi
CO2
CH4
N2O CO2Eq. Faktor Emisi
Pembakaran bahan bakar fosil
Bahan
Unit
bakar
pembakaran
Pembakaran biomassa
Bahan
Unit
bakar
pembakaran
Pengelolaan Limbah
Emisi
Gas yang terkumpul
landfill
(%) =
Emisi pengolahan air limbah
anaerobik =
Impor daya dan uap
Faktor Emisi untuk listrik impor
1. Pembelian listrik dari
jaringan listrik lokal
Faktor Emisi untuk uap impor
“k” =
“Lo” =
“Faktor emisi” =
Selain itu perusahaan juga harus menyajikan hasil inventori
dari pembakaran biomassa secara terpisah dari emisi
langsung.
Halaman 20 dari 78
BAB III
IDENTIFIKASI PERHITUNGAN EMISI
3.1. Perhitungan Emisi pada proses pembuatan pulp
3.1.1. Emisi pada proses pemasakan pulp
Pada proses pembuatan pulp kraft, bahan kimia
pemasak yang terdiri dari NaOH dan Na2S yang disebut
lindi putih (white liquor) digunakan untuk memasak serpih
kayu dalam digester. Kondisi pemasakan biasanya pada
suhu 155 – 170 oC, tekanan 7 – 9 bar dalam waktu 2 – 5
jam. Pengeluaran gas dilakukan beberapa saat selama
proses (gas relief) dan pada akhir pemasakan (release)
untuk menghindari tekanan dalam digester naik secara
cepat. Gas-gas yang cukup panas ini digunakan untuk
memanaskan air proses. Setelah proses pemasakan
selesai, pulp dan lindi hitam (black liquor) dikeluarkan ke
dalam blow tank. Uap panas akan terpisah dan mengalir ke
bagian atas tangki untuk dimanfaatkan memanaskan air
proses. Gas-gas yang terbentuk pada akhir proses
pemasakan merupakan sumber emisi bau yang disebut
dengan NCG (non condensable gases) yang sebagain
besar terdiri dari sulfur tereduksi. NCG dapat diisolasi dan
dicairkan kembali dan dimurnikan dengan cara stripping.
Gas-gas stripper kemudian dibakar pada insinerator atau
burner khusus dan menghasilkan emisi SO2 dan TRS tidak
termasuk sebagai emisi pada proses ini.
3.1.2. Emisi pada Recovery Boiler
Bahan bakar recovery boiler diperoleh dari lindi
hitam yang merupakan cairan hasil reaksi antara bahan
kimia pemasak dengan bahan baku kayu. Cairan ini
Halaman 21 dari 78
diperoleh dari proses pembuatan pulp setelah melalui
pemekatan. Penyediaan energi pada recovery boiler
merupakan salah satu siklus dari proses pemulihan
kembali bahan kimia pada proses pembuatan pulp kraft.
Tidak terbentuk emisi CO2 pada proses ini, namun GHG
inventory menyatakan emisi berupa CH4 dan N2O dan
dapat dinyatakan sebagai CO2 ekivalen.
3.1.3. Emisi pada Power Boiler
Bahan bakar power boiler terdiri dari kulit kayu dari
proses pengulitan kayu, pin chips, limbah penebangan
kayu lainnya dan sedikit dicampur batubara. Bahan bakar
power boiler lainnya adalah cangkang sawit, serat sawit
dan biomassa lainnya. Untuk pabrik pulp dan kertas
terintegrasi bahan bakar power boiler juga dapat berdiri
sendiri, bahan bakar dapat berupa batubara, minyak
maupun gas dan dibakar pada boiler secara terpisah. Emisi
CO2 tidak dihitung berdasarkan GHG inventory menurut
Kyoto Protocol, tetapi emisi lainnya berupa CH4 dan N2O
dapat dihitung.
3.1.4. Emisi pada Lime Kiln
Lime kiln berfungsi mengkonversi CaCO3 (lime
mud) menjadi lime (CaO) melalui proses kalsinasi dengan
reaksi :
CaCO3(s) + O2 + panas
 CaO(s) + CO2(g)
3.1.5. Emisi pada Make-up Chemicals
Make-up bahan kimia pada pabrik yang
menyebabkan tambahan kontribusi emisi adalah CaCO3
dan Na2CO3. CaCO3 digunakan untuk menambah produksi
CaO pada lime kiln agar sesuai kebutuhan kaustisasi dan
Halaman 22 dari 78
Na2CO3 digunakan untuk mencukupi konversi lindi hijau
menjadi lindi putih.
3.1.6. Emisi pada Power Plant system CHP (Combined
Heat Power)
Di Indonesia tidak ada pabrik pulp yang
mengoperasikan sistem CHP.
3.1.7. Emisi berdasarkan penggunaan listrik yang dibeli
dari luar pabrik (electricity purchase)
Pabrik pulp maupun terintegrasi memproduksi
energi (steam and power) sendiri dan tidak membeli listrik
dari luar. Namun masih ada sebagian pabrik kertas yang
menggunakan listrik yang dibeli dari luar pabrik.
Pada bab ini menyajikan suatu contoh neraca massa pada
proses pembuatan pulp dengan basis 1 ton AD produk pulp
putih dengan kadar air 10 %. Tanda dalam kurung ( )
adalah jumlah dalam kg. Neraca tersebut disajikan pada
Gambar 3.1.
Halaman 23 dari 78
Gambar 3.1. Neraca Massa dan Energi Pada Pabrik Pulp
Gambar diatas adalah neraca massa untuk memproduksi 1
ton AD pulp putih. Dari neraca massa tersebut dapat
diketahui input bahan yang berkontribusi terhadap
pembentukan GRK seperti pada perhitungan pada Tabel
3.1.
Halaman 24 dari 78
No
1.
2.
3.
4.
5.
Tabel 3.1. Perhitungan nilai kalor bahan dan bahan bakar
Bahan dan
Jumlah
Total kalor
Nilai kalor (kJ/kg)
Bahan bakar
(kg)
(TJ)
Lindi hitam
1.233
13.500
0,01665
Kulit kayu
73
17.500
0,00128
Batubara
165
24.500
0,00404
101
40.700
0,00411
Minyak
36,3
40.700
0,00148
84
48.900
0,00411
Gas alam
30,2
48.900
0,00148
9
Catatan : 1 TJ = 10 kJ
Halaman 25 dari 78
Tabel 3.2. Emisi GRK untuk memproduksi 1 ton AD pulp putih
Faktor emisi
CH4
N2O
Bahan dan bahan bakar
Jumlah (TJ)
kg CO2/TJ
(kg CO2eq./TJ)
(kg CO2eq./TJ)
Lindi hitam
0,01665
630
1550
Kulit kayu
0,00128
860
8060
Bahan bakar fossil
untuk boiler (3 pilihan) :
- Batubara
0,00404
126000
- Minyak
0,00411
76600
- Gas alam
0,00411
59900
Bahan bakar fosil untuk
limekiln (2 pilihan) :
- Minyak
0,00148
76600
2,7
0,3
- Gas alam
0,00148
59900
2,7
0,4
440 kg
CaCO3
10,21 kg
CO2/ton
Catatan : Faktor emisi untuk lindi hitam dan kulit kayu diambil nilai maksimal
Total CO2eq.
(kg)
36,297
11,418
509,040
314,826
246,788
113,372
88,656
43,10
Dari perhitungan diatas dapat diambil kesimpulan bahwa jika pabrik menggunakan
batubara untuk fossil boiler dan minyak untuk lime kiln, total emisi GRK untuk memproduksi pulp
putih 1 ton AD adalah 713,23 kg atau 0,71323 ton CO2 eq.
Halaman 26 dari 78
3.2 Perhitungan GRK pada Proses Pembuatan Kertas
Perhitungan GRK akan mengikuti struktur proses
pembuatan kertas, dimana struktur tersebut merupakan
rangkaian satuan operasi pembuatan kertas mulai dari
stock preparation hingga finishing ditambah coating bila
ada. Alokasi emisi diperhitungkan secara gradual
berdasarkan parameter distribusi proses pembuatan kertas
yang meliputi jalur produksi (production lines), bagian
(sections), satuan operasi (unit operations), dan peralatan
specific (specific devices). Dengan cara seperti ini, maka
dapat diantisipasi hal-hal berikut :
- kemungkinan pabrik memiliki jalur produksi dan
mesin kertas lebih dari satu
- kemungkinan pabrik memiliki jalur coating yang
berbeda
- kemungkinan mesin kertas terintegrasi dengan mesin
coating
- kemungkinan pabrik memiliki fasilitas khusus untuk
perlakuan permukaan kertas
Selanjutnya, distribusi emisi akan dikelompokkan
berdasarkan penggunaan akhir dari energi, yaitu power
related emissions, steam related emissions, dan other
thermal related emissions. Selengkapnya, format
perhitungan GRK tersebut dapat dilihat pada table-tabel
berikut:
Halaman 27 dari 78
UNIT OPERATIONS
DEVICES
kWh/t
kg
CO2/t
SHARE
SECTION
EMISSIONS
POWER RELATED EMISSIONS
ELECTRICITY
Tabel 3.3. Perhitungan Power Related Emissions
%
STOCK PREPARATION
PULPING
Pulpers SF
Pulpers LF
Pulpers Broke
…. …. …..
REFINING
Refiners Sf
Refiners LF
… …. ….
… …. ….
… …. ….
… …. ….
… …. ….
OTHER AUXILIARIES
Pump
Agitator
… …. ….
APPROACH FLOW
Pump
Agitator
… …. ….
…………
Halaman 28 dari 78
UNIT OPERATIONS
DEVICES
PAPER PRODUCTION – LINE 1
WET-END
Drives
Vacuum Pump LP
Vacuum Pump HP
…. …. …..
PRESS
Drives
Loading System
… …. ….
PRE-DRYING
Drives
… …. ….
POST-DRYING
Drives
… …. ….
FINISHING BASE PAPER
Calendering Drive
Reeling Drive
… …. ….
OFF-LINE OR ON-LINE
COATING
Kitchen Pump and Auxiliaries
Coating Machines Drives
IRs (electrical)
Reeling drives
… …. ….
SHARE
SECTION
EMISSIONS
ELECTRICITY
Tabel 3.3. Perhitungan Power Related Emissions (Lanjutan-1)
kWh/t
kg CO2/t
%
Halaman 29 dari 78
UNIT OPERATIONS
DEVICES
FINISHING SECTION
SURFACE FINISHING
Matt-On-line Drives
Super-calendars Drives
Embossing Drives
FINAL TREATING
Winding Drives
Sheeting drives
SHIPPING
Packaging Drives
… …. ….
GENERAL SERVICES
COMPRESSED AIR SYSTEM
Compressor
…. …. …..
LIGHTNING SYSTEM
Light
… …. ….
WASTE WATER TREATMENT
Pump and Agitator
… …. ….
HVAC SYSTEMS
Heating, Ventilating and Air
Cooling
OTHER AUXILIARIES
Other significant devices
… …. ….
SHARE
SECTION
EMISSIONS
ELECTRICITY
Tabel 3.3. Perhitungan Power Related Emissions (Lanjutan-2)
kWh/t
kg CO2/t
%
Halaman 30 dari 78
UNIT OPERATIONS
DEVICES
SHARE
SECTION
EMISSIONS
STEAM RELATED EMISSIONS
ELECTRICITY
Tabel 3.4. Perhitungan Steam Related Emissions
kWh/t
kg CO2/t
%
PAPER PRODUCTION
WET-END
Steam Box Paper Machine
…. …. …..
DRY-END
Drying Cylinder (Pre Drying)
Thermocompressor
Pre-Coating Kitchen Tank
Drying Cylinder (Post Drying)
… …. ….
OFF LINE OR ON LINE
COATING
Kitchen Tank
Drying Cylinder
… …. ….
FINISHING SECTION
SURFACE TREATMENT
Specific Significant devices
… …. ….
HVAC SYSTEMS
Heating, Ventilating, Air Cooling
… …. ….
GENERAL SERVICES
Oil Heating
Oil Heat Exchanger
… …. ….
… …. ….
…………
Halaman 31 dari 78
SHARE
SECTION
EMISSIONS
OTHER THERMAL RELATED
EMISSIONS
ELECTRICITY
Tabel 3.5. Perhitungan Other Thermal Related Emissions
kg CO2/t
%
UNIT OPERATIONS
DEVICES
kWh/t
PRE-COATING OR SIZE
PRESS
IR Dryer
…. …. …..
OFF LINE OR ON LINE
COATING
IR Dryer
… …. ….
FINISHING SECTION
SURFACE TREATMENT
Retractile oven
… …. ….
GENERAL SERVICES
HVAC SYSTEMS
… …. ….
Halaman 32 dari 78
BAB IV
EMISI GAS RUMAH KACA DARI PROSES
PEMBAKARAN
4.1.
Proses Pembakaran di Industri Pulp dan Kertas
Iklim global telah berubah pada tingkatan yang
cukup besar karena adanya peningkatan konsentrasi GRK
di atmosfer. Peningkatan konsentrasi gas CO2 di atmosfer
terjadi akibat proses pembakaran bahan bakar fosil
maupun pembakaran karbon yang masih terikat didalam
kayu. Misalnya pada kegiatan pembakaran lahan gambut
ataupun pembakaran hutan. Pada proses pembakaran
bahan bakar fosil ataupun pembakaran hutan akan
menghasilkan 22,02 sampai 25,69 miliar ton CO2 ke
atmosfer tiap tahunnnya. Setengah dari jumlah tersebut
akan berada dilapisan atmosfer dan setengahnya akan
diserap oleh laut, dan tumbuhan darat. Sekitar 20% dari
total peningkatan GRK di atmosfer disebabkan oleh emisi
CO2 akibat pembakaran.
Pada
proses
pembakaran,
oksigen
(O2)
akan mengoksidasi karbon (C) sehingga akan terbentuk
karbon dioksida ( CO2). Dalam proses pembakaran proses
yang terjadi adalah oksidasi dengan reaksi sebagai berikut:
C + O2
 CO2 + panas
H2 + O2  H2O + panas
S + O2
 SO2 + panas
Pembakaran diatas dikatakan sempurna apabila
campuran bahan bakar dan oksigen mempunyai
perbandingan yang tepat (stoikhiometri). Bila oksigen
terlalu banyak, pembakaran akan menghasilkan api
Halaman 33 dari 78
oksidasi. Sebaliknya bila bahan bakarnya terlalu banyak
akan menghasilkan api reduksi. Api reduksi ditandai
sebagai lidah api yang panjang kadang-kadang sampai
terlihat berasap. Keadaan ini disebut dengan pembakaran
tidak sempurna.
Oksigen untuk pembakaran, diperoleh dari udara
yang terdiri dari 21% O2 dan 79% N2. Gas N2 tidak ikut
bereaksi dalam proses pembakaran, namun menghisap
panas dari hasil reaksi pembakaran. Untuk menentukan
jumlah O2 yang tepat pada setiap pembakaran merupakan
hal yang tidak mudah dan memerlukan pengalaman
operasional dan pada umumnya dipakai metoda kelebihan
udara (excess air). Keuntungan kelebihan udara adalah
menjaga agar pembakaran terjadi sempurna dan tidak
boros bahan bakar, tetapi kerugiannya adalah mengurangi
panas hasil pembakaran. Kelebihan udara biasanya dijaga
pada tingkat optimal. Pada banyak operasi boiler dengan
berbagai jenis bahan bakar biasanya dijaga sampai 5 –
15%.
Dalam proses pembakaran udara ditambahkan
sebagai udara primer dan udara nonprimer, biasanya
dinyatakan sebagai udara sekunder dan kadang-kadang
digunakan juga udara tersier. Udara primer dicampurkan
dengan bahan bakar di dalam burner (sebelum
pembakaran) dan udara sekunder maupun udara tersier
dimasukkan ke dalam ruang pembakaran setelah burner
melalui ruang sekitar ujung burner atau melalui tempat lain
pada dinding burner. Kecuali pada jenis boiler khusus pada
pabrik pulp, yaitu Recovery Boiler yang bekerja secara unik
dimana udara primer dimasukkan secara terpisah dengan
bahan bakarnya (lindi hitam).
Proses-proses pembakaran yang terjadi di pabrik
pulp dan kertas umumnya adalah pembakaran untuk
Halaman 34 dari 78
menghasilkan energi dan terjadi pada sistem sebagai
berikut ini:
1.
Recovery boiler, merupakan boiler yang unik dimana
udara primer terpisah dengan bahan bakarnya.
Bahan bakar berupa lindi hitam yang diperoleh
sebagai biomassa dari proses pembuatan pulp.
Sekitar 70 % energi yang diperlukan untuk
mengoperasikan pabrik pulp disuplai dari boiler
berbahan bakar renewable ini. Karena karakteristik
bahan bakarnya yang unik yaitu mengandung banyak
unsur dengan kandungan C yang tidak terlalu besar
(C, H,O, N,S, K, Cl, Na, inert) dan karakteristik
operasi boiler yang bekerja secara oksidasi-reduksi
dalam satu ruang bakar, maka emisi yang ditimbulkan
praktis tidak mengandung CO2. Emisi Recovery
Boiler terdiri dari TRS (total reduced sulfur) SO2, H2,
CO.
2.
Power boiler, bahan bakar utama boiler ini adalah
kulit kayu yang diperoleh dari proses penyiapan
bahan baku kayu. Boiler ini biasanya bekerja secara
co-firing, dimana bahan bakar kulit kayu dicampur
dengan batu bara atau jenis biomassa lain seperti
cangkang sawit, serat sawit, gambut. Emisi gas yang
utama dari boiler ini adalah CO2 dan SO2.
3.
Lime kiln, merupakan tungku putar untuk membakar
CaCO3 menjadi CaO yang diperlukan untuk proses
kaustisasi mengubah lindi hijau menjadi lindi putih.
Selama proses kalsinasi menggunakan bahan bakar
cair (minyak bakar), gas (LNG) maupun gas hasil
Halaman 35 dari 78
gasifikasi batubara. CO2 dan TRS akan dilepas
selama proses kalsinasi.
4.
4.2.
Insinerator, merupakan tungku untuk membakar emisi
bau pada pabrik pulp yang terbentuk dari proses
pamasakan bahan baku (cooking) dan pemekatan
lindi hitam. Sumber emisi bau adalah noncondensible gases (NCG). Insinerator juga dapat
digunakan untuk membakar limbah padat lainnya.
Faktor Emisi
Proses pembakaran bahan bakar fosil dalam operasi
pabrik pulp dan kertas mengeluarkan emisi (CO2, CH4 dan
N2O) langsung dan tidak langsung. Tabel 4.1 menunjukkan
faktor emisi dari berbagai sumber pembakaran bahan
bakar fosil. Faktor emisi ini bisa membantu industri pulp
dan kertas dalam menghitung emisi.
Halaman 36 dari 78
Tabel 4.1. Faktor Emisi dari berbagai sumber pembakaran bahan bakar fosil
Sumber
Gas alam yang
digunakan boiler
Minyak residu yang
digunakan boiler
Batubara yang
digunakan boiler
Bahan bakar kulit kayu
dan limbah kayu
Lindi Hitam
Unit
Fosil-CO2
CH4
(CO2-eq.)
N2O
(CO2-eq.)
kg CO2-eq./TJ
56.100 – 57.000
13 – 357
31 – 620
kg CO2-eq./TJ
76.200 – 78.000
13 – 63
93 – 1.550
kg CO2-eq./TJ
92.900 – 126.000
15 – 294
155 – 29.800
kg CO2-eq./TJ
0
21 – 860
310 – 8.060
kg CO2-eq./TJ
42 – 630
1.550
21 – 57
0
21 – 57
1.550
Lime kiln
kg CO2-eq./TJ
Lime kalsinasi
kg CO2-eq./TJ
0
tergantung bahan
bakar
tergantung bahan
bakar
kg CO2/ton CaCO3
440
0
0
kg CO2/ton Na2CO3
415
0
0
kg CO2-eq./TJ
74.000 – 75.300
82 – 231
620 – 9.770
Make-up CaCO3 pabrik
pulp
Make-up Na2CO3
pabrik pulp
Minyak diesel yang
digunakan kendaraan
Halaman 37 dari 78
Lanjutan Tabel 4.1. Faktor Emisi dari berbagai sumber pembakaran bahan bakar fosil
Sumber
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
Fosil-CO2
CH4
(CO2-eq.)
N2O
(CO2-eq.)
kg CO2-eq./TJ
69.300 – 75.300
84 – 30.900
93 – 2.580
kg CO2-eq./TJ
69.300 – 75.300
9.860 –
162.000
124 – 861
0
5,25
0
0
3.500
0
kg CO2-eq./kg
CODtreated
kg CO2-eq./ton
limbah padat kering
Sumber : NCASI, 2005
Halaman 38 dari 78
4.3 Emisi dari Pembakaran Bahan Bakar Fosil
4.3.1. Karbondioksida (CO2)
Emisi CO2 dari pembakaran bahan bakar fosil
industri pulp dan kertas merupakan emisi yang mayoritas.
Emisi CO2 diestimasi dari kandungan karbon atau
menggunakan faktor emisi dari bahan bakar fosil yang
dibakar. Dalam beberapa kasus, koreksi (reduksi) dibuat
untuk karbon yang tidak teroksidasi. Industri pulp dan
kertas dapat menggunakan data dari bahan bakar yang
digunakan di pabrik, yang ditetapkan pemerintah, dan
sumber lain seperti dari IPCC
Bila memungkinkan dan lebih baik mendapatkan
faktor emisi dari bahan bakar yang dibakar di pabrik dari
penjual/penyedia bahan bakar tersebut, terutama untuk
batu bara karena kandungan karbon, nilai panas untuk
berbagai kualitas batubara sangat bervariasi. Faktor emisi
CO2 dan informasi kandungan karbon bahan bakar fosil
dan karbon tidak teroksidasi banyak tersedia di berbagai
negara dan bervariasi untuk protokol-protokol yang ada
saat ini. Tabel 4.2 memperlihatkan faktor emisi IPCC yang
belum terkoreksi dan terkoreksi untuk karbon yang tidak
teroksidasi.
IPCC merekomendasikan faktor koreksi 0,98 untuk
batubara, 0,99 untuk minyak dan produk minyak, 0,995
untuk gas, dan 0,99 untuk peat. Untuk faktor koreksi
karbon yang tidak teroksidasi belum ada konsesus dari
berbagai pelaporan dan perhitungan GRK protokol seperti
ditunjukan pada Tabel 4.3.
Halaman 39 dari 78
Tabel 4.2. Faktor emisi CO2 IPCC
Bahan bakar fosil
Faktor Emisi
Belum Terkoreksi
*
kg CO2/TJ
Faktor Emisi
Terkoreksi
kg CO2/TJ
Minyak mentah
73.300
Bensin
69.300
Minyak tanah
71.900
Minyak diesel
74.100
Minyak residu
77.400
LPG
63.100
Petroleum coke
100.800
Batubata Anthrasit
98.300
Batubara Bituminous
94.600
Batubara Sub-bituminous
96.100
Lignit
101.200
Peat
106.000
Gas alam
56.100
* Faktor-faktor ini diasumsikan karbon tidak teroksidasi
72.600
68.600
71.200
73.400
76.600
62.500
99.800
96.300
92.700
94.200
99.200
104.900
55.900
Dalam beberapa kasus, total emisi CO2 dari semua
sumber pembakaran bahan bakar fosil dapat diestimasi
dari masing-masing unit pembakaran secara terpisah.
Contoh, jika suatu pabrik membakar gas alam dalam
beberapa boiler dan infrared dryer, emisi CO2 dari
pembakaran gas alam tersebut dapat diestimasi dari total
gas yang digunakan.
Halaman 40 dari 78
Tabel 4.3. Rekomendasi faktor koreksi karbon yang tidak
teroksidasi dari berbagai dokumen pedoman
Batubara
Minyak
Gas Alam
Sumber
(%)
(%)
(%)
IPCC (1997c)
98
99
99,5
Environment Canada (2004)
EPA Climate Leaders
(USEPA 2003)
DOE 1605b (USDOE 1994)
EPA AP-42 (USEPA 1996,
1998a,b,c)
99
99
99
99
99,5
99,5
99
99
99
99
99
99,9
4.3.1.a. 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 dengan
menentukan seberapa banyak bahan bakar fosil yang
digunakan di kiln dan menggunakan informasi kandungan
karbon bahan bakar atau faktor emisi. Emisi CO2 ini
dilaporkan bersama dengan emisi CO2 bahan bakar fosil.
Tabel 4.4. Faktor emisi untuk Lime Kiln dan Kalsinasi pabrik kraft
Bahan Bakar
Emisi (kg/TJ)
Lime kiln pabrik kraft
Kalsinasi pabrik kraft
CO2
Minyak residu
Minyak distilat
Gas alam
Biogas
CH4
N2O
*
2,7
*
73.400
*
55.900
0
76.600
CO2
CH4
N2O
0
76.600
2,7
0,3
2,7
2,7
0
0
73.400
55.900
2,7
2,7
0,4
0,1
2,7
0
0
2,7
0,1
Halaman 41 dari 78
Walaupun CO2 yang dilepaskan dari pembakaran
CaCO3 di kiln dan kalsinasi, karbon yang lepas dari
CaCO3 adalah karbon biomassa yang berasal dari kayu
dan ini tidak dimasukkan kedalam total emisi tetapi
dilaporkan terpisah sebagai emisi biomassa. Untuk emisi
CH4, IPCC menyarankan faktor emisinya 1,0 kgCH4/TJ
untuk lime kiln berbahan bakar minyak dan 1,1 kgCH4/TJ
untuk lime kiln berbahan bakar gas. Faktor emisi yang
disarankan IPCC seperti pada Tabel 4.4.
4.3.1.b. 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.
Faktor konversi untuk estimasi emisi fosil-CO2 yang
lepas dari penggunaan tambahan (make-up) CaCO3 dan
Na2CO3 di pabrik Pulp ditunjukkan dalam Tabel 4.5.
Halaman 42 dari 78
Tabel 4.5. Faktor emisi dari tambahan (make-up) CaCO3
dan Na2CO3 pabrik Pulp
Sumber
Faktor Emisi
Make-up CaCO3
440 kg CO2/ton CaCO3
Make-up Na2CO3
415 kg CO2/ton Na2CO3
4.3.2. Metan (CH4) dan Nitrogen oksida (N2O)
Emisi Metan (CH4) dan Nitrogen (N2O) dari
pembakaran bahan bakar fosil biasanya sangat kecil
dibandingkan terhadap emisi CO2. Perusahaan akan sering
menggunakan Tabel 1 untuk melihat bahwa emisi Metan
(CH4) dan Nitrogen oksida (N2O) dari pembakaran bahan
bakar fosil adalah insignifikan dibandingkan dengan 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. Biasanya untuk pembakaran bahan bakar
fosil seperti di boiler, faktor emisi yang direkomendasikan
berdasarkan data bahan bakar yang digunakan di pabrik,
data yang ditetapkan pemerintah, dan data dari sumber
lain seperti dari IPCC
Faktor emisi CH4 dan N2O menurut IPCC untuk
perhitungan emisi dari semua sumber pembakaran
disajikan pada Tabel 4.6.
Halaman 43 dari 78
Tabel 4.6. Faktor emisi CH4 dan N2O menurut IPCC
Bahan Bakar
Faktor Emisi CH4
Faktor Emisi
(kg/TJ)
N2O (kg/TJ)
Batubara
Gas alam
Minyak
Kayu dan residu kayu
10
1,4
5
2
30
0,1
0,6
4
Faktor emisi CH4 dan N2O menurut IPCC untuk
estimasi emisi berdasarkan bahan bakar dan informasi
teknologi secara detail ditunjukkan pada Tabel 4.7. Faktor
emisi untuk CH4 dan N2O baik menurut IPCC adalah
berdasarkan emisi tidak terkontrol.
Halaman 44 dari 78
Tabel 4.7. Faktor emisi CH4 and N2O untuk boiler industri menurut IPCC
Bahan Bakar
Teknologi
Batu bara bituminous
Batu bara sub-bituminous
Overfeed Boiler stoker
Overfeed Boiler stoker
Underfeed boiler stoker
Underfeed boiler stoker
Anthrasit
Minyak residu
Minyak distilat
Gas alam
Gas alam
Gas alam
Gas alam
Gas alam
Pulverized
Pulverized
Pulverized
Spreader stoker
Fluidized bed
Fluidized bed
Boiler
Turbin
Int. comb. engine
Int. comb. engine
Int. comb. engine
Konfigurasi
Dry bottom, wall fired
Dry bottom, tang.fired
Wet bottom
Circulating or bubbling
2-cycle lean burn
4-cycle lean burn
4-cycle rich burn
kg
CH4/TJ
1,0
1,0
14
14
kg
N2O/TJ
1,6
1,6
1,6
1,6
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
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
Halaman 45 dari 78
4.3.3. Perhitungan Emisi 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 ρ x NCV x FECO2 = m
x NCV x FECO2.........................................................................................................Pers (4.1)
dimana:
Ek
m
Q
ρ
NCVbahan bakar
FECO2
= banyaknya energi yang di konsumsi (TJ/th)
= Banyaknya bahan bakar yang dibakar (kg/tahun)
= Banyaknya bahan bakar yang dibakar
(m3/tahun)
= Densiti bahan bakar (kg/m3)
= Net Calorific Value (NCV) bahan bakar
(TJ/kiloton)
= Faktor Emisi gas CO2 (Ton CO2/TJ)
Sedangkan 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 (Catatan pada Tabel 1.1) yang dihitung
dengan persamaan berikut :
Emisi CH4 (ton CH4/th) = (Ek) (FECH4) ……………………Pers (4.2)
Emisi CH4 (ton CO2 eq./th) = (Ek) (FECH4) (GWPCH4) … Pers (4.3)
dimana:
FECH4
(GWPCH4)
= Faktor Emisi gas CH4 (Ton CO2/TJ)
= 21 CO2
Halaman 46 dari 78
Emisi N2O (ton N2O/th) = (Ek) (FEN2O) ……………….. Pers (4.4)
Emisi N2O (ton CO2 eq./th) = (Ek) (FEN2O)(GWPN2O) … Pers (4.5)
dimana:
FEN2O
(GWPN2O)
= Faktor Emisi gas CO2 (Ton CO2/TJ)
= 310 CO2
Total GRK (ton CO2/th)
= Emisi CO2 + Emisi CH4 + Emisi N2O ...……………… Pers (4.6)
Contoh – contoh Perhitungan:
Contoh No.1.
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 4.6 (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 ρ x NCV x FECO2
= (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
Ek
Halaman 47 dari 78
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
= 33.381 ton CO2-eq./th
Contoh No 2.
Boiler menghasilkan 350.000 kg steam per jam (sekitar
770.000 lb/jam). Dalam setahun pabrik mencatat bahwa boiler
mengkonsumsi batubara sebanyak 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 yang dibakar di boiler
(80,1% w/w). Pabrik memutuskan menggunakan koreksi IPCC
untuk kadar karbon yang tidak terbakar dalam coal-fired boiler
(karbon tidak terbakar 2%). Pabrik memutuskan menggunakan
IPCC untuk faktor emisi untuk CH4 dan N2O dari Tabel 4.7 dan
faktor emisi dry bottom, wall fired boilers burning pulverized
bituminous coal menurut IPCC adalah 0,7 kg CH4/TJ NCV dan
1,6 kg N2O/TJ NCV. Pabrik mengasumsikan bahwa NCV untuk
batubara 5% lebih rendah dari GCV.
Halaman 48 dari 78
Emisi CO2, CH4, dan N2O setahun diestimasi sebagai berikut.
Emisi CO2 (ton CO2/th) =
m x kandungan karbon batubara x (1 - % karbon tidak terbakar) x
(BM CO2/BM karbon) = (370.000 ton/th batubara) x (0,801 ton
karbon/ton batubara) x (0,98 ton karbon terbakar) x
(44 mg CO2 / 12 mg carbon) = 1.065.000 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) (1.055 J/Btu) (1TJ/1012J) (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) (1.055 J/Btu) (1TJ/1012J) (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
= 1.065.000 + 142 + 4.780
= 1.070.000 ton CO2-eq./th
Kasus 2: Emisi CO2 berdasarkan faktor emisi
Pabrik tidak mempunyai data kandungan karbon batubara
yang dibakar diboiler. Pabrik menggunakan faktor emisi menurut
IPCC 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).
Halaman 49 dari 78
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) (1TJ/1012J) (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/GCV) (1.055 J/Btu) (1TJ/1012J) (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/GCV) (1.055 J/Btu) (1TJ/1012J) (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./th
Contoh No. 3.
Lime kiln pabrik kraft berbahan bakar gas alam
berkapasitas 1000 ton/hari. Pabrik mencatat 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/m 3.
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
Halaman 50 dari 78
kg CH4/TJ) dan mengasumsikan bahwa emisi N2O diabaikan.
Emisi dari kiln diestimasi sebagai berikut:
Emisi CO2 (ton CO2/th) = (Ek) (FECO2) = m x NCV x FECO2
= (28,6 x 106 lb gas/th) (21.000 Btu GCV/lb)(0,9 NCV/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
= (1.540 kg CH4/th ) (21) = 32 ton CO2-eq.
Emisi N2O :
Menurut analisa IPCC pembentukan
pembakaran di lime kiln tidak signifikan
N2O
dalam
proses
Total emisi GRK = 31.900 + 32 + 0 = 31.900 CO2-eq./th
Contoh No.4.
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 sumber
karbonat yang berasal dari fosil bukan dari biomassa.
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
Halaman 51 dari 78
4.4.
Emisi dari Pembakaran Bahan Bakar Biomassa
4.4.1. Emisi CO2
Banyak industri pulp dan kertas menghasilkan lebih dari
setengahnya kebutuhan energinya dari bahan bakar biomassa
yang direkoveri dari limbah industri dan aliran proses. CO2 yang
dihasilkannya bilamana biomassa dibakar tidak termasuk dalam
total emisi tetapi dilaporkan sebagai informasi tambahan.
Bahan bakar yang termasuk biomassa berdasarkan IPCC adalah
sebagai berikut:
 Kayu dan sisa kayu
 Arang
 Kotoran ternak
 Limbah dan residu pertanian
 Limbah padat industri dan domestik
 Bagas
 Bio-alkohol
 Lindi hitam
 Gas landfill
 Gas lumpur
Emisi CO2 dari pembakaran peat masuk kedalam perhitungan
total emisi GRK.
4.4.2. Emisi CH4 dan N2O
Walaupun CO2 dari pembakaran biomassa tidak termasuk
emisi, tetapi emisi CH4 dan N2O dari pembakaran biomassa
kadang-kadang dimasukan karena gas-gas ini tidak ikut dalam
proses resirkulasi CO2 di atmosfir. Oleh karena itu perangkat
perhitungan melengkapinya untuk membantu estimasi emisi gasgas ini. Bila perusahaan mempunyai data spesifik yang mewakili
untuk estimasi emisi CH4 dan N2O, maka perhitungannya harus
menggunakan data tersebut. Kecuali bila diperlukan
menggunakan faktor emisi yang tersedia. Tabel 4.8 menunjukkan
faktor emisi untuk CH4 dan N2O dari pembakaran biomassa dari
berbagai sumber.
Halaman 52 dari 78
Tabel 4.8. Faktor emisi CH4 dan N2O dari pembakaran biomassa
Uraian Faktor Emisi
Kg CH4/TJ
Kg N2O/TJ
Referensi
Kayu dan limbah kayu dan selain biomassa dan limbah
30
4
Tier 1 – IPCC 1997c
Emisi tak terkendali di boiler stoker bahan bakar kayu
15
-
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
9,5
5,9
USEPA 2001
1
8,8
Fortum 2001
2
<2
Fortum 2001
8,2
-
NCASI 1980
2,7
-
NCASI 1985
41
24
3,1
3,4
Limbah kayu
Median faktor emisi limbah
30
12
5
4
1 - 40
1,4 – 75
<1
2,5
<1
-
Boiler bahan bakar limbah kayu
Recovery furnaces
Recovery furnace
Recovery furnace –lindi hitam
JPA 2002
AEA Tech. 2001
Swedish EPA 2004
EEA 2004
Fortum 2001
JPA 2002
Halaman 53 dari 78
Lanjutan Tabel 4.8. Faktor emisi CH4 dan N2O dari pembakaran biomassa
Uraian Faktor Emisi
Kg CH4/TJ
Kg N2O/TJ
Referensi
Lindi hitam
30
5
Swedish EPA2004
Median faktor emisi untuk lindi hitam
2,5
2
1 –17,7
1 – 21,4
EEA 2004
Halaman 54 dari 78
4.4.2.1. Pembakaran bahan bakar campuran biomassa dan
fosil di boiler
NCASI menyarankan untuk perhitungan pembakaran
bahan bakar campuran biomassa dan fosil di boiler,
diestimasi dari total panas input ke boiler dan faktor emisi
CH4 dan N2O untuk biomassa.
Contoh No.5
Suatu pabrik mempunyai boiler circulating fluidized
bed (CFB) bahan bakar kulit kayu berkapasitas 250.000 kg
uap/jam (550.000 lb/jam). Dalam setahun, boiler membakar
kulit kayu sebanyak 6,9 x 106 GJ kulit kayu dan 0,8 x 106
GJ minyak residu. Pabrik memutuskan menggunakan
faktor emisi minyak residu menurut IPCC (76,6 ton CO 2/TJ,
setelah dikoreksi 1% karbon tidak teroksidasi) dan
estimasi emisi CH4 dan N2O berdasarkan Fortum untuk
CFB boiler.
Faktor emisi yang ditemukan oleh Fortum, dalam Tabel 4.8
adalah 1 kg CH4/TJ dan 8,8 kg N2O/TJ.
Emisi CO2 dari bahan bakar fosil = (Ek) (FECO2)
= (0,8 x 106 GJ/th) (1 TJ/1000 GJ) (76,6 ton CO2/TJ)
= 61.300 ton CO2/th
Emisi CH4(ton CH4/th) = (Ek) (FECH4)
Ek = total input panas = (6,9 x 106 GJ/th) + (0,8 x 106 GJ/th)
= 7,7 x 106 GJ/th = 7,7 x 103 TJ/th
= 7,7 x 103 TJ/th x 1 kg CH4/TJ
= 7.700 kg CH4/th
= 7,7 ton CH4/th
= (7,7 ton CH4/th) (21)
= 162 ton CO2-eq./th.
Halaman 55 dari 78
Emisi N2O (ton N2O/th) = (Ek) (FEN2O)
Ek = total input panas = 7,7 x 103 TJ/th
= 7,7 x 103 TJ/th x 8,8 kg N2O/TJ
= 67.800 kg N2O/th = 67,8 ton N2O/th
Emisi N2O (ton CO2-eq./th) = Emisi N2O(ton N2O/th)
(GWPN2O)
= (67,8 ton N2O/th) (310)
= 21,000 ton CO2-eq./th
Total emisi CO2 eq.
= 61.300 + 162 + 21.000
= 82.500 ton CO2-eq./th
4.5. Emisi yang berkaitan dengan listrik impor
Konsumsi daya atau uap (air panas) yang dibeli dari
perusahaan lain yang digunakan untuk kegiatan operasi
pabrik termasuk kedalam pembentukan emisi tidak
langsung. Perusahaan disarankan menghitung juga emisi
tidak langsung ini dan melaporkannya secara terpisah dari
emisi langsung.
4.5.1. Impor Listrik
Perhitungan emisi GRK dari listrik yang dibeli
berdasarkan faktor emisi dari penghasil listrik
dan
dilaporkan dalam CO2-eq.. Perusahaan harus menghitung
seluruh emisi tidak langsung
dari kegiatan
proses
produksinya dari listrik yang dibeli.
Contoh Perhitungan :
Suatu industri kertas membeli 300TJ daya listrik (83.300
MWh) dalam setahun. Faktor emisi listrik rata-rata yang
diperoleh dari penghasil listrik adalah 0,991 kg
CO2eq./kWh.
Halaman 56 dari 78
Estimasi emisi CO2 berkaitan dengan pembelian listrik ini
adalah :
= 83.300 MWh/th
= 83,3x106 kWh/th
= (83,3x106 kWh/th)( 0,991 kg CO2eq./kWh)
= 82,6x106 kg CO2eq./th
= 82.600 ton CO2eq./th.
Halaman 57 dari 78
BAB V
EMISI GAS RUMAH KACA DARI PENGELOLAAN
LINGKUNGAN
5.1. Metoda Perhitungan Emisi Gas Carbon dari Proses
Landfill
Perhitungan gas rumah kaca yang dihasilkan dari
landfill adalah gas yang pada dasarnya berasal dari sistem
pengumpulan dan pembakaran gas, termasuk didalamnya
emisi CH4 yang dihasilkan dari aktivitas mikroba yang
teroksidasi menjadi CO2.. Demikian pula adanya emisi CO,
CH4, dan N2O yang merupakan hasil pembakaran bahan
bakar penggerak blower maupun dari operasi peralatan
seluruh konstruksi yang ada, dan sistem flare termasuk
pula dihitung. Gas CO2 yang dipancarkan langsung dari
landfill adalah tidak termasuk dalam perhitungan GRK, hal
ini disebabkan bahwa gas CO2 yang dihasilkan pada landfill
yang pertama adalah berasal dari sumber biogenik, jadi
emisi CO2 tersebut tidak menambah konsentrasi CO2 di
atmosfer. Sedangkan emisi CH4 yang terlepas dari penutup
atau yang berasal dari kebocoran valve ataupun seal tidak
diperhitungkan sebab emisi CH4 ini hampir tidak ada.
Kebocoran adalah dapat merupakan menjadi penambahan
atau pengurangan dalam perhitungan emisi gas rumah
kaca. Yang mendasari konsep ini adalah hanya dari
kegiatan utama yang dapat menghasilkan pengaruh dalam
penetapan penggantian kerugian oleh proyek.
Untuk
standar kinerja ini kebocoran adalah sebagai pembatasan
terhadap
adanya
pergantian-pemindahan
aktivitas
keterkaitannya dengan emisi gas.
Halaman 58 dari 78
Pemantauan terhadap kegiatan pengumpulan dan
pembakaran gas landfill adalah dengan cara pengukuran
langsung. Pengukuran volume gas dan konsentrasi CH4
dilakukan pada aliran gas akhir yang menuju ke flare.
Untuk proyek GRK offset pada landfill yang sudah ada
sistem pengumpul dan pembakaran gas, maka
pemantauan harus dilakukan terpisah dari sistem yang
sudah tersedia.
Metoda untuk pemantauan destruksi metan pada
landfill dapat dilakukan secara langsung terhadap 2
parameter terukur:
1. Laju aliran gas yang menuju ke alat pembakar
2. Kandungan CH4 dalam aliran gas
Ada alat instrumen yang digunakan untuk
melakukan pemantauan rutin bulanan yaitu flowmeter gas
dan komposisi meter gas. Data yang diperoleh untuk
menghitung gas CH4 yang terbakar selama sebulan adalah
dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
dimana :
- V = total volume aliran (Cfm)
- t
= perioda
pengukuran
(min)
waktu
- C = konsentrasi CH4 dlm
aliran
- 0,99 = efisiensi destruksi
gas (%)
- 0,0422 = lb CH4/scf (pada - 0,454/1000 = faktor konversi
60ºF)
(lb/ton)
- T = temperatur gas (ºR)
- P = tekanan gas (atm)
Halaman 59 dari 78
Perhitungan gas rumah kaca pada suatu kegiatan
digunakan sebagai dasar untuk mengestimasi sejauh mana
potensinya menjadi penyebab terjadinya perubahan iklim.
Faktor yang disebut sebagai Global Warming Potentials
(GWP) dapat digunakan untuk mengkonversi GRK non
CO2 ke dalam jumlah CO2. Di dalam kegiatan landfill,
menurut Kyoto Protocols hanya emisi gas CH4 saja yang
ditetapkan dalam perhitungan GRK, sebab CO2 dari landfill
adalah terbentuk dari biomassa carbon, sedangkan emisi
gas N2O diasumsikan untuk diabaikan karena relatif tidak
ada. Faktor GWP untuk emisi gas CH4 adalah 21, artinya
setiap 1 gram CH4 equivalen dengan 21 gram CO2.
Estimasi terhadap landfill atas kontribusinya sebagai
sumber GRK adalah = 3500 kg CO2 eq. per ton limbah
padat kering. Nilai estimasi tersebut berdasar atas asumsiasumsi sebagai berikut:
-
Limbah yang masuk landfill mengandung 50% organik
carbon
Organik yang terdegradasi menjadi gas adalah
sebanyak 50%
Biogas yang dihasilkan mengandung 50% gas CH4
Tidak ada gas CH4 yang teroksidasi
Seluruh gas CH4 terlepas di atmosfer
Pada dasarnya untuk menghitung gas CH4 yang
terlepas ke atmosfer sebagai gas rumah kaca, dapat
dihitung menggunakan persamaan dengan data-data
terukur yang diperoleh dari hasil pemantauan di lapangan.
Perhitungan untuk mengestimasi emisi landfill dibedakan
terhadap landfill yang tanpa sistem pengumpul gas, dan
landfill yang dilengkapi dengan sistem pengumpul gas.
Halaman 60 dari 78
5.1.1 Landfill dengan sistem pengumpul gas
Masalah yang dihadapi dalam perhitungan landfill
sistem ini adalah efektivitas sistem pengumpul gas yang
beragam dan tidak pasti. Dilaporkan bahwa efisiensi
pengumpulan gas berkisar antara 60-85% (USEPA 1998d).
Meskipun demikian, pendekatan ini berdasarkan nilai yang
terukur dari jumlah gas yang terkumpul. Oleh karena itu,
perhitungan ini layak digunakan untuk beberapa kasus,
khususnya estimasi untuk landfill industri karena data
yang tersedia terbatas. Oleh karena itu, pada perhitungan
landfill yang memiliki penutup dengan lapisan permeabilitas
rendah dan juga dilengkapi dengan sistem pengumpul gas
serta konstruksi dan pengoperasiannya sesuai standar,
maka laju pembentukan gas metan dapat dihitung kembali
dari:
a. Pengukuran jumlah gas metan yang terkumpul
b. Efisiensi pengumpulan hasil pengukuran
Perhitungan ini juga mengasumsikan bahwa
seluruh gas metan yang ditangkap dan dibakar dikonversi
menjadi CO2 biomassa sehingga tidak termasuk sebagai
GRK total. Dengan menggunakan asumsi, maka estimasi
metan yang lepas ke atmosfer dapat dihitung
menggunakan persamaan sebagai berikut:
CH4 (m3/ tahun) yang terlepas ke atmosfer =
dimana:
REC
FRCOLL
= jumlah gas landfill yang terkumpul (m3/
tahun)
= fraksi gas yang terkumpul dari gas landfill
yang dihasilkan , nilai asumsi 0,75
Halaman 61 dari 78
FRMETH
OX
FRBURN
= fraksi dari metan dalam gas landfill, nilai
asumsi 0,5
= fraksi dari metan yang teroksidasi di
lapisan permukaan landfill, nilai asumsi
0,1
= fraksi dari metan yang terkumpul dan
terbakar, sesuai kondisi spesifik
5.1.2 Landfill tanpa sistem pengumpul gas
Pada umumnya landfill yang diterapkan belum
dilengkapi dengan sistem pengumpul gas, maka
pendekatan perhitungan sebelumnya tidak dapat
digunakan. Metoda yang digunakan untuk mengestimasi
gas pada landfill ini adalah dengan pendekatan model
peluruhan order satu dengan nilai parameter yang
diturunkan dari landfill industri pulp dan kertas. Pendekatan
ini dapat digunakan untuk mengestimasi emisi gas CH4 dari
landfill aktif dan non aktif. Penyederhanaan pendekatan ini
cukup dapat digunakan meskipun sebenarnya jumlah atau
jenis limbah yang di landfill berubah signifikan dari tahun ke
tahun, atau desain dan operasi landfill dapat berubah dan
dapat mempengaruhi secara signifikan produksi gas metan
atau terlepasnya gas metanke atmosfer. Penyederhanaan
pendekatan tersebut adalah dengan persamaan seperti
berikut:
CH4 dalam landfill = R L0 (e-kC – e-kT) ..................Pers (5.1)
dimana:
R = nilai rata-rata limbah yang dikirim ke landfill
(ton/tahun)
Lo = potensial ultimate produksi gas metan (m3/ ton limbah)
k = konstanta laju produksi metan (tahun-1)
Halaman 62 dari 78
C = waktu sejak landfill berhenti menerima limbah (tahun)
T = tahun sejak landfill dibuka (tahun)
(cat: R dan Lo dapat menjadi satuan untuk berat basah,
berat kering, karbon organik yang dapat didegradasi, atau
satuan lain tetapi R dan Lo harus dalam satuan yang sama)
Tidak seluruh gas metan (CH4) yang dihasilkan dari
landfill kemudian terlepas semua ke atmosfer. Untuk
mengestimasi terlepasnya gas CH4 ke atmosfer, dapat
digunakan persamaan dibawah ini:
CH4 (m3/tahun) yang terlepas ke atmosfer =
[(CH4 P - CH4 M) x (1-OX)] + [CH4 M x (1-FRBURN)]……Pers (5.2)
dimana:
CH4 P
CH4 M
OX
FRBURN
= dari pers (5.1)
= jumlah metan yang terkumpul, ditentukan
sesuai lahan spesifik
= fraksi metan yang teroksidasi di lapisan
permukaan landfill sebelum terlepaskan
ke atmosfer, diasumsikan 0,1
= fraksi dari metan yang terkumpul dan
dibakar, ditentukan sesuai lahan spesifik
Jika landfill berubah secara signifikan atau jika
desain landfill berubah sehingga beberapa parameter pun
secara substansi dapat berubah, dibutuhkan lebih banyak
pendekatan yang bersangkutan, diantaranya untuk
mengatasi permasalahan kompleks tersebut dengan
membuat modeling produksi gas tahunan.
Untuk nilai parameter Lo dan k yang dibutuhkan
pada Pers. 1, nilai-nilai tersebut sangat bervariasi pada tiap
protocol karena hanya berdasar data yang sangat sedikit.
Halaman 63 dari 78
Untuk situasi dimana limbah yang masuk landfill adalah
sludge industri pulp dan kertas sebagai sumber utama ,
maka nilai yang dapat digunakan untuk konstanta laju, k
adalah berkisar antara 0,01 - 0,1/tahun, sehingga untuk Lo
berkisar antara 50-200 m3/ ton.. Indikasi awal adalah jumlah
gas yang dihasilkan di landfill pada industri produk hutan
lebih kecil dari prediksi yang menggunakan nilai parameter
yang dikembangkan dari sampah kota (NCASI 1999).
Berdasarkan
pengetahuan
tersebut,
maka
direkomendasikan untuk tiap industri memiliki nilai faktor
spesifik sendiri berdasarkan lahan dan limbahnya masingmasing. Nilai parameter yang ditunjukkan pada Tabel 5.1.
direkomendasikan untuk dapat digunakan.
Tabel. 5.1. Nilai L0 dan k untuk estimasi Gas Metan pada
Landfill
Parameter
Nilai Asumsi
K
0,03 (tahun-1)
L0
100 m3/Mg berat kering limbah
5.1.3. Metoda Perhitungan Emisi Gas Karbon Pada Proses
Insinerasi
Banyak industri pulp dan kertas yang menggunakan
lebih dari setengah dari energi yang dibutuhkannya dari
bahan bakar biomassa hasil dari recovery limbah proses
industrinya. Energi yang berasal dari biomassa tersebut
dapat berasal dari kulit kayu, serbuk gergaji, limbah rejek
kertas bekas, dan limbah padat lainnya termasuk sludge
IPAL, yang kemudian dimanfaatkan untuk proses produksi.
Energi yang dihasilkan dari pembakaran biomassa ini
memiliki nilai sama dengan energi dari karbon dioksida
Halaman 64 dari 78
atmosferik yang diserap oleh tanaman selama masa
pertumbuhannya dan diubah menjadi senyawa organik
karbon dalam biomassa. Ketika bahan bakar biomass
dibakar, CO2 yang diemisikan selama proses produksi dan
proses pembakaran adalah sejumlah karbon dioksida yang
telah diserap selama masa pertumbuhan tanaman
tersebut, oleh karena itu tidak ada kontribusi terhadap
tingkat CO2 di atmosfer. Siklus karbon ini merupakan siklus
tertutup, karena pohon baru yang tumbuh dapat menyerap
CO2 yang terdapat di atmosfer dan menjaga pembentukan
siklus karbon. Oleh karena itu, gas CO2 yang dihasilkan
saat bahan bakar biomassa dibakar, tidak termasuk dalam
emisi total.
Namun dalam protokol GRK, mewajibkan bahwa
CO2 yang berasal dari biomass dilaporkan sebagai
informasi tambahan. Ini adalah pendekatan yang secara
umum ditentukan
oleh United Nations Framework
Convention on Climate Change ( UNFCC). Oleh karena
itu, dalam menjaga pelaksanaan praktek yang baik, hasil
inventarisasi GRK menggunakan perhitungan yang tidak
menyertakan emisi CO2 dari pembakaran biomassa.
Perhitungan estimasi CO2 yang berasal dari biomassa
dilakukan, akan tetapi dapat dilaporkan bila dibutuhkan.
Adanya peningkatan ataupun penurunan dalam
jumlah penyerapan karbon oleh hutan, dihitung untuk
sistem perhitungan hutan yang komprehensif. Ini adalah
penentuan pendekatan secara umum untuk inventarisasi
nasional oleh UNFCC. Protokol internasional pada
umumnya, termasuk IPCC, telah mengadopsi perangkat
hasil konvensi oleh
United Nations ( PBB) yang
menyebutkan bahwa emisi dari biomass tidak ditambahkan
dalam konsentrasi CO2 pada atmosfer. Namun protokol
mengenai GRK dan beberapa skema laporan nasional,
Halaman 65 dari 78
mewajibkan emisi tersebut diestimasi dan dilaporkan, tetapi
tetap memisahkan dari emisi sebenarnya. Perhitungan ini
memberikan tempat untuk penetapan nilai tersebut,
dengan emisi CO2 dari pembakaran biomass dilaporkan
terpisah. Informasi tentang emisi biomassa ini dapat
membantu perusahaan dalam laporannya yang bertujuan
untuk memenuhi aturan-aturan yang berlaku yaitu :
 Untuk memastikan mengerti aturan dalam keseluruhan
profil energi baik itu berupa emisi gas rumah kaca
maupun emisi non gas rumah kaca.
 Untuk memberikan kesadaran dan pengertian mengenai
bagaimana bahan bakar
biomassa dihasilkan dan
digunakan dalam proses produksi pulp dan kertas
Emisi CO2 yang dihasilkan dari insinerator dihitung
berdasarkan kandungan total karbon dalam limbah padat
dengan perbandingan komponen yang terdapat dalam
campuran aliran limbah yang dibakar. Untuk insinerator
yang dilengkapi dengan rekaveri energi ada perpindahan
emisi melalui proses termal yang dihasilkan dari proses
yang lain. Emisi yang dipindahkan ini tergantung pada nilai
kalor limbah, efisiensi panas dan rekaveri tenaga (power)
dan faktor gas rumah kaca yang dilepaskan ke atmosfier.
Untuk limbah yang mengandung berbagai jenis komponen,
nilai kalor diestimasi dengan menjumlah kan masingmasing komponen secara proporsional dalam aliran
limbah.
Untuk perhitungan lengkap dari emisi diperlukan
estimasi efisiensi termal dan faktor emisi. Efisiensi termal
keseluruhan dari insinerator tergantung pada proporsi
penggunaan panas yang dapat direkaveri dari pembakaran
bahan bakar, dan jumlah energi rekaveri yang digunakan
Halaman 66 dari 78
pada unit pelayanan seperti pengangkutan, pengendalian
pencemaran udara tan sebagainya.
Hasil pembakaran limbah padat yang bercampur
dengan limbah rumahtangga diperoleh pemanfaatan panas
dengan efisiensi sekitar 50% dan bila untuk pembangkit
tenaga (power) efisiensinya hanya sekitar 15 – 22%.
Insinerator yang dilengkapi dengan instalasi pembangkit
tenaga listrik tersebut di atas dapat menghasilkan listrik
400 – 500 kwh/ton limbah dengan emisi faktor rata-rata
222 kg CO2/kwh. Sedangkan dalam bentuk panas
menghasilkan 1185 kwh/ton limbah dengan faktor emisi
529 kg CO2/kWh.
Di dalam penilaian energi yang didapat dari
insinerasi limbah perlu diketahui perbedaan antara nilai
kalor gross dan neto dari limbah yang dibakar. Nilai kalor
gross (GCV) adalah jumlah energi teoritis yang maksimum
dari hasil pembakaran total bahan yang dibakar dan
seluruhnya membentuk gas CO2 dan uap H2O. Dalam hal
ini termasuk juga energi yang dilepas oleh hasil oksidasi
elemen lain seperti gas sulfur dan nitrogen, juga termasuk
energi yang dibawa oleh residu atau abu.
Pada prakteknya tidak seluruh energi menurut GCV
dapat direkaveri. Hal ini disebabkan banyak bentuk
kehilangan energi pada sistem diantaranya adalah :
 Kandungan komponen anorganik dalam bahan yang
dibakar membentuk abu dan residu dengan
perbedaan suhu dan panas spesifik, dapat
menghilangkan panas dari insinerator.
 Kandungan air dalam bahan akan mengkonsumsi
energi melalui penguapan dan juga terjadinya
kondensasi steam menjadi bentuk air adalah
merupakan bentuk kehilangan panas.
Halaman 67 dari 78
Oleh karena itu parameter yang lebih tepat untuk
mengestimasi energi yang dapat direkaveri adalah dengan
menghitung nilai kalor neto yang telah memperhitungkan
dasar potensi kehilangan panasnya.
5.1.4. Metoda Perhitungan Emisi dari proses pengomposan
Emisi gas rumah kaca yang dipancarkan dari bahan
baku kompos adalah karbon dioksida (gas biogenik) dan
ammonia (dari bahan baku yang mengandung konsentrasi
nitrogen tinggi). Namun dalam beberapa hal, gas NO2 dan
metana juga terdeteksi.
Dalam beberapa hasil penelitian menunjukkan
bahwa karbon dioksida adalah gas yang paling signifikan
dilepaskan dari proses pengomposan. Karbon dioksida
dalam proses pengomposan bahan organik diidentifikasi
sebagai gas biogenik (US EPA, 1998). Oleh karena itu,
tidak dimasukkan dalam perkiraan emisi gas rumah kaca
dari fasilitas pengomposan.
Beberapa penelitian proses pengomposan bahan
organik dari sludge pabrik pulp dan kertas menunjukkan
bahwa emisi karbon dioksida yang dihasilkan berkisar
182,6-193,2 kg CO2/ton (49,8-52,7 kg karbon / ton) dari
bahan baku segar (Valzano et al, 2001). Metoda perkiraan
perhitungan emisi karbon biogenik pada proses
pengomposan dari bahan baku organik (Valzano, 2001)
adalah sebagai berikut :
1. Tentukan berat organik karbon dalam limbah
2. Hitung jumlah mol CO2 yang terbentuk dari proses
degradasi organik karbon per ton limbah (asumsi
100m3 CO2/ton bahan baku segar pada T 25oC),
dengan rumus :
Halaman 68 dari 78
3.
Hitung CO2 ekivalen = mol CO2 x 0,44 kg/mole
Contoh Perhitungan :
Diketahui karakteristik awal bahan baku:
 Karbon total = 47,87%
 Volume = 75 m3
3
 Density = 537,9 kg/m
 Kadar air = 71,4%
 Berat kering = 11,52 ton
Perhitungan :
Berat karbon = 11,52 x 0,4787 = 5,52 ton karbon
Berat segar = 537,9 kg/m3 x 73 m3 = 40,34 ton
Perhitungan menurut Jakobsen, (1994) dalam Valzano,
2001
Asumsi : 100 m3 CO2 lepas/ton bahan baku segar (T=25oC)
Berat CO2 = 44 g/mole
Jadi jumlah CO2 ekivalen per bahan baku segar
= 4157 x 0,044 x1 = 182 kg
5.1.5. Digestasi anaerobik
Digestasi anaerobik menghasilkan biogas. Biogas
merupakan produk samping dari dekomposisi zat organik
yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif.
Komposisi emisi biogas umumnya terdiri dari CH4 55-70%;
CO2 27- 45%; N2 0-3%; H2 0-1%; H2S<3%. Selama
digestasi anaerobik, bahan organik dikonversi terutama
menjadi CH4, CO2, NH3 dan gas lainnya serta
Halaman 69 dari 78
pembentukan sel biologi. Berdasarkan pada efek GRK,
digestasi anaerobik ini ada 2 jenis yaitu :
 Digestasi anaerobik dengan sistem penampung
biogas
 Digestasi anaerobik tanpa penampung biogas
Metoda perhitungan emisi CO2 ekivalen adalah sebagai
berikut :
Tentunya jumlah total karbon dalam limbah
1. Hitung jumlah emisi gas metana yang terbentuk dengan
bahan organik karbon, dengan menggunakan
persamaan sebagai berikut :
dimana :
 Coe adalah jumlah karbon tersedia untuk
pembentukan biogas, kg/kg limbah)
 Co adalah jumlah total karbon ( data dari hasil
analisa TOC)
 T adalah temperatur
 16 = BM gas metana
 12= BA karbon
2. Hitung emisi CO2 ekuivalen = 21 x (A – B)
dimana :
A = jumlah gas metana yang terbentuk
B = jumlah gas metana yang dimanfaatkan sebagai
energi.
(sumber : http://www.anaerobic-digestion.com/html/how-tocalculate-greenhouse-ga.php)
Halaman 70 dari 78
Bilamana gas metan dari operasi pengolahan
anaerobik tidak dikumpulkan dan dibakar, perlu
mengestimasi gas metan yang lepas ke atmosfir. IPPC
menyarankan estimasi gas metan yang lepas ke atmosfir
dari pengolahan anaerobik atau sistem digestasi lumpur
diestimasi menggunakan persamaan berikut :
Emisi CH4 dari pengolahan anaerobik (kg/th) =
(OC x FE) – B
Dimana :
OC
= BOD atau COD umpan sistem anaerobik (kg/th)
FE
= Faktor Emisi, 0,25 kg CH4/kg CODumpan
atau 0,6 kg CH4/kg BODumpan
B
= CH4 yang dikumpulkan atau dibakar
Contoh perhitungan :
Pabrik kertas karton mengoperasikan pengolahan
anaerobik yang mengandung 10.000 kg COD/hari. Pabrik
mengoperasikan pengolahan anaerobik tersesebut selama
300 hari/th.
Perhitungan emisi :
OC = 10.000 kg COD/hari x 300 hari/th = 3.000.000 kg
COD/th
CH4 yang terbentuk = 3.000.000 kg COD/th x 0,25 kg
CH4/kg COD = 750 ton CH4/th
Menggunakan nilai GWP = 21, maka emisi dari
pengolahan anaerobik = 15.750 ton CO2eq./th
Halaman 71 dari 78
BAB VI
PENUTUP
Indonesia ikut berperan serta meratifikasi protokol Kyoto
melalui UU No. 17 Tahun 2004 yang berkomitmen menurunkan
emisi CO2 yang berpotensi sebagai Gas Rumah Kaca. Target
penurunan GRK di Indonesia ditetapkan sebesar 26% dengan
pendanaan sendiri dan sebesar 41% melalui bantuan donor
internasional. Menindaklanjuti komitmen tersebut, Kementerian
Perindustrian bekerjasama dengan UNDP melalui program
Indonesian Climate Change Trust Fund (ICCTF) menyusun
pedoman perhitungan karbon untuk industri pulp dan kertas
(Guidelines Carbon Calculations for Pulp and Paper Industry).
Dari sumber penghasil emisi di Indonesia, sektor industri
menduduki peringkat ke-4, yang diantaranya industri pulp dan
kertas karena termasuk industri pengkonsumsi energi tinggi.
Perkembangan teknologi dan peningkatan kapasitas produksi
yang tinggi pada industri pulp dan kertas, dapat memberikan
peluang penghematan energi yang sekaligus dapat mereduksi
emisi secara signifikan.
Komitmen pemerintah terkait penggunaan energi telah
dinyatakan melalui Peraturan Pemerintah Nomor 70 tahun 2009
tentang Konservasi Energi yang mewajibkan pengguna sumber
energi yang sama atau lebih besar dari 6.000 setara ton minyak
(TOE) wajib melakukan konservasi energi melalui manajemen
energi. Sebagai bentuk dukungan terhadap komitmen tersebut,
Kementerian Perindustrian telah menyusun Program Konservasi
Energi dan Pengurangan Emisi Gas Rumah Kaca di Sektor
Industri pada 2010-2020.
Untuk mengurangi dampak negatif dari fenomena
perubahan iklim, perlu menghitung jumlah emisi karbon (CO 2)
dari kegiatan industri. Protokol GRK menyediakan panduan tahap
Halaman 72 dari 78
demi tahap bagi perusahaan untuk mengkuantifikasi dan
melaporkan emisi. Menurut Protokol GRK, ada 3 tahapan dasar
untuk pengelolaan emisi, yaitu perencanaan, perhitungan dan
pelaporan.
Perhitungan karbon untuk industri pulp dan kertas meliputi
beberapa kegiatan, antara lain :
- Identifikasi sumber-sumber emisi pada proses pembuatan pulp
dan kertas
- Identifikasi sumber-sumber emisi pada proses pembakaran
- Identifikasi
sumber-sumber
emisi
pada
pengelolaan
lingkungan, dan
- Metode perhitungan emisi
Karena pentingnya peran energi sebagai kebutuhan dasar
dalam pembangunan yang berkelanjutan dan juga merupakan
sumber emisi CO2, maka pengukuran dan perhitungan karbon
pada kegiatan industri menjadi sangat penting. Data hasil
perhitungan dapat digunakan sebagai tolok ukur untuk
mengetahui keberlanjutan kegiatan industri, selain itu
kemampuan perhitungan neraca karbon dalam menghadapi
sistem baru perdagangan karbon pasca Kyoto Protocol (tahun
2012) yang disebut dengan Clean Development Mechanism
(CDM).
Halaman 73 dari 78
DAFTAR PUSTAKA
------------ 2007.”Carbon Dioxide Emission Reduction
Technologies and Measures in US Industrial Sector” Center
for Energy and Environmental Policy, Final Report, Korea
Environment Institute, February.
________ 1997., Energy efficiency Improvement and Cost
Saving opportunities for the Pulp and Paper Industry”,
Environmental Energy Technologies Division,
Adams, Terry N., 1997. “Kraft Recovery Boilers”, Tappi Press,
Atlanta, 1997
Franqois, A. 2001. “ Guide for Computing CO2 emissions Related
to Energy Use” Research Scientist, CANMET Energy
Diversification research Laboratory.
Gavrilescu, D. 2008. “Energy from Biomass in Pulp and Paper”
Environmental Engineering and Management Journal,
September/October 2008, Vol.7.No.5, 537-546.
Gielen, D.; Tam,C. 2006. “Energy Use, Technologies and CO2
Emissions in the Pulp and Paper Industry” WBCSD, IEA,
Paris, 9 October 2006.
Green, R.P., and G. Hough, 1992.“Chemical Recovery in The
Alkaline Pulping Processes”, Third edition, Tappi Press,
Atlanta.
ICFPA, 2005, Version 1.1 July 8, “Calculation Tools for
Estimating Greenhouse Gas Emissions from Pulp and
Paper Mills” NCASI-USA
Johan Gullichsen, Hannu Paulapuro., 1998. “Papermaking
Science and Technology” Published in Cooperation with the
Finnish Paper Engineers' Association and TAPPI, Helsinki,
Halaman 74 dari 78
Kilponen, L., P. Ahtila., J. Parpala., Matti Pihko.,2000
“Improvement of Pulp Mill Energy Efficiency in An
Integrated Pulp and Paper Mill”, Publication of the
Laboratory of Energy Economics and Power Plant
Engineering, Helsinki University of Technology,
Lawrence, E.O., 2009. “Energy efficiency Improvement and Cost
Saving opportunities for the Pulp and Paper Industry”
Environmental Energy Technologies Division, US
Environmental Protection Agency.
“NCASI, 2005. Calculation Tools for Estimating Greenhouse Gas
Emissions from Pulp and paper Mills. Research Triangle
Park.NC.USA.
NCASI-IFC, 2009. A Calculation Tool for Characterizing the
Emissions from the Forest Products Value Chain, Including
Forest Carbon.
Stultz, S.C., and J.B. Kitto., 2000. “Steam / Its Generation and
Use”. The Babcock & Wilcox Company
Tomas, R.A. 2009. “Allocation of GHG Emissions in a Paper Mill
an Application Tool to Reduce Emissions” Universitat de
Girona, ISBN: 978-84-692-5159-1
US EPA 2008. Climate Leaders Greenhouse Gas Inventory
Protocol Offset Project Methology for landfill methane
collection and combustion. Climate Protection Partnerships
Division.
Tersedia
pada
http:/www.epa.gov/climateleaders/resources/optionalmodule.html
US EPA, 2010. “Available and Emerging Technologies for
Reducing Greenhouse Gas Emissions from the Pulp and
Paper Manufacturing Industry” October’
Halaman 75 dari 78
Valzano. F; Jackson M., Campbell A.; 2001. Greenhouse Gas
Emissions from Composting Facilities. ROU. The Ubiversiy
of New South Wales. Australia.
Worrell, E.; Martin, N. 2000.“Opportunities to Improve Energy
Efficiency in the U.S. pulp and Paper Industry” Ernest
Orlando Lawrence, Berkely National Laboratory Udgata, T.
2005. “Global Warming and Paper Industries Roles”, W&F
Snippet, Vol.9 Issue 7.
Halaman 76 dari 78
LAMPIRAN 1
TABEL KONVERSI SATUAN UNTUK ENERGI
Halaman 77 dari 78
Halaman 78 dari 78
Halaman 1 dari 78
MINISTRY OF INDUSTRY
CENTER FOR PULP AND PAPER RESEARCH AND
DEVELOPMENT
Jl. Raya dayeuhkolot No 132, Kotak Pos 1005. Bandung 40258
Telp (022) 5202980 & 5202871; Fax (022) 5202871
CARBON CALCULATION GUIDELINE
FOR PULP AND PAPER INDUSTRY
IN
IMPLEMENTATION OF ENERGY CONSERVATION
AND CO2 EMISSION REDUCTION IN INDUSTRIAL
SECTOR (PHASE 1)
CENTER FOR GREEN INDUSTRY AND
ENVIRONMENT ASSESSMENT
AGENCY FOR INDUSTRIAL POLICY, CLIMATE AND
QUALITY ASSESSMENT
2011
i
FOR PULP AND PAPER INDUSTRY IN
IMPLEMENTATION OF ENERGY CONSERVATION AND CO2
EMISSION REDUCTION IN INDUSTRIAL SECTOR (PHASE 1)
FOUNDER
Industry Minister
M.S Hidayat
ADVISOR
Arryanto Sagala
STEERING COMMITTTEE
Tri Reni Budiharti
Shinta D. Sirait
AUTHORS
Ngakan Timur Antara Susi Sugesty
Henggar Hardiani Sri Purwati
Yusup Setiawan Heronimus Judi Tjahyono
Rini S Soetopo Yuniarti Puspita Kencana
Teddy Kardiansyah
EDITORS
Sangapan
Denny Noviansyah
Yuni Herlina Harahap
Wiwiek Sari Wijiastuti
Patti Rahmi Rahayu
PUBLISHED BY
Center for Pulp and Paper Research and Development
Center for Green Industry and Environment Assessment
Agency for Industrial Policy, Climate and Quality Assessment
PRINTED BY
MINISTRY OF INDUSTRY
ii
FOR PULP AND PAPER INDUSTRY IN IMPLEMENTATION
OF ENERGY CONSERVATION AND CO2 EMISSION
REDUCTION IN INDUSTRIAL SECTOR (PHASE 1)
st
1 Edition. Jakarta : Ministry of Industry, January 2011
xiii + 80 pages.
Version: Presented in Bahasa Indonesia and English
Publisher Address:
Ministry of Industry
Jl. Gatot Subroto Kav. 52-53
Jakarta Selatan 12950
ISBN:.......................
iii
FOREWORD
Praise the Lord giving us His mercy and grace so
this Carbon Calculation Guideline For Pulp and Paper
Industry within the framework of Implementation of
Energy Conservation and CO2 Emission Reduction in
Industrial Sector (Phase 1) can be finalized in time.
This Guideline is structured to enhance knowledge
in implementation of energy conservation and reduction of
CO2 emission and discussed with among stakeholders
comprising of representatives from governments, experts
and practitioners.
It is expected that this Guideline is useful for the
related parties to implement energy conservation and
reduction of CO2 emission. Finally, we would like to thank
all those who have participated in the preparation of this
guideline.
Jakarta,
Januari 2011
Head of
Agency for Industrial Policy,
Climate and Quality Assessment
Arryanto Sagala
iv
Executive Summary
Ministry of Industry has committed to implement the
energy conservation programs in order to reduce the CO2
emissions in the industrial sector as a contribution towards
of the government's commitment to reduce greenhouse
gas emissions in the amount of 26% in the year of 2020.
The main strategy to achieve the CO2 emissions reductions
at the industrial sector is the implementation of energy
conservation and CO2 emission reduction in the industrial
sector (Phase 1) in 2010-2011 year. This program is fully
supported by the Indonesian Climate Change Trust Fund
(ICCTF). In line with the programme, the Guidelines
Carbon Calculation was prepared to assist Indonesia's
Pulp and Paper Industry in the estimation of emission from
the operational process of pulp and paper making. It does
not include the calculation of emissions from transportation.
Carbon calculations is based on some protocols of Green
House Gas published such as by the National Council for
Air and Stream Improvement (NCASI), the World
Resources Institute / World Business Council for
Sustainable Development (WRI / WBCSD), the
Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC),
United Nations Framework Convention on Climate Change
(UNFCCC) and United States Environmental Protection
Agency (USEPA).
This guidelines of carbon calculations contains The
Indonesian Climate Change Trust Fund (ICCTF)
programmed, identification of the calculation, calculation
tools based on the protocol, emissions from fossil fuel and
biomass
combustion
processes,
and
from
the
environmental management.
v
Identification of the calculation chapter describe the
emissions sources for emissions calculations in the pulp
and paper industry including the pulp cooking process
which is mainly from the Recovery Boiler, Power Boiler,
Lime Kiln, and Power Plant System CHP (Combined Heat
Power).
The emissions calculation of paper process making
follow the paper making process structure, where this
structure is begun from stock preparation to finishing and
coating process. The emissions allocation is calculated
stage wise which is based on the distribution parameters of
the paper making process including production line,
operating unit and specific equipment.
The calculations method describes the basic steps
for emissions management, including planning, calculating
and reporting.
The planning stages describe the objectives and the
boundary that will be used as reference in the emissions
calculation including organizational boundaries and
operational boundaries. While in the calculation stages
describe calculation stages including selection of
calculation approach, choosing of emission factors,
establishing of calculation tools and sending data from the
operating unit level to corporate level. Reporting describes
emission report including the company description, the
inventory boundary, information of the different type of
emissions, and the traceability of data reporting.
These guidelines also describe the emissions
calculation from the combustion process of fossil and
biomass fuels which is carried out based on calculation
estimation of CO2 emissions from fossil fuel combustion
including the amount of fuel, the carbon content in the fuel
and emission factors according to the IPCC. CO2
vi
emissions from burning biomass are not counted as
greenhouse gas emissions, but if a company chooses to
do, it could be reported separately.
Calculation of methane (CH4) and nitrous oxide
(N2O) emissions from the combustion process, either fossil
fuels or biomass, is estimated based on IPCC emission
factor, the GWP (global warming potential) and activity
data. In addition, it also describes the methods of CO2,
CH4, and N2O emissions calculation in the lime kiln and
calcinations on the pulp mills from fossil fuels.
Emissions
sources
from
environmental
management could come from landfills, incineration,
composting and anaerobic digestion. Emission from
landfills is only CH4 which is oxidized to be CO2, where as
CO2 gas from landfills is not included into the total
emissions calculation. CO2 emissions resulted from
incineration is calculated based on the total content of
carbon in solid waste with the ratio of the components
contained in the mixed waste stream that is burned.
Emissions from compost are biogenic CO2 and NH3 largely,
but NO2 and CH4 is also detected. Calculation methods for
estimating biogenic carbon emissions on the composting
process from organic materials is based on the weight of
organic carbon in waste that is converted into CO2-eq.
Anaerobic digestion produce biogas as a by-product of
decomposition of organic matter that could be utilized as an
alternative energy source. Calculation method of CO2
equivalent emissions from biogas is done based on the
total amount of carbon in waste that is converted to CH4.
These emission calculation guidelines for pulp and
paper industry presents is a format to report emissions
calculation of a company from direct emissions from a
source which is controlled by companies as well as from
vii
indirect emissions. In this case, the company is free to
select their emission calculation methods and the reporting
formats, but the method should be described in the
inventory result.
Finally, we expect that emissions calculation
guidelines for the pulp and paper industry could be useful
for all stakeholders in charge.
viii
TABLE OF CONTENT
FOREWORD ……………………………………………..…iv
EXECUTIVE SUMMARY ………………………………..…v
TABLE OF CONTENT …………………………………..…viii
LIST OF TABLE …………………………………………….xi
LIST OF FIGURE …………………………………………..xii
CHAPTER I. INTRODUCTION ………………………..….. 1
1.1. ICCTF Programmed …………..………………………. 1
1.2. Greenhouse Gas (GHG) Emission …………………… 3
CHAPTER II CALCULATING TOOLS BASED THE GHG
PROTOCOL ……………………………..... 9
2.1.1. Organizational Boundaries ……………………….... 10
2.1.2. Operational Boundaries …………………………..... 11
2.2. Calculation Step ………………………………………. 12
2.2.1. Direct Emission …………………………………….. .12
2.2.2. Calculations …………………………………………. 13
2.3. Reporting Step ………………………………………... 14
2.4. Presentation of inventory result …………………….. .14
CHAPTER III. IDENTIFICATION EMISSION
CALCULATION ………………………..… 20
3.1. Emission Calculation in The Pulp Making Process .. 20
3.1.1. Emission in The Pulp Cooking Process …………. 20
3.1.2. Emissions in Recovery Boilers……………………. 20
3.1.3. Emission in Power Boiler …………………………. 21
3.1.4. Emissions in Lime Kiln…………………………….. 21
3.1.5. Emissions in Make-up Chemicals ……………….. 21
3.1.6. Emission in Power Plant System CHP (Combined
Heat Power) ……………………………………….. 22
3.1.7. Emission based on the use of electricity purchased
from outside the factory (electricity purchase) ……22
3.2 Calculation of GHG in Paper Making Process …..... 25
ix
CHAPTER IV. GAS EMISSIONS FROM PROCESS OF
BURNING GLASS HOUSE ………………………………. 32
4.1. Combustion Processes in Pulp and Paper Industry.32
4.2. Emissions Factor ………………………………….… 3
4.3 Emissions from Fossil Fuel Combustion ………….. 38
4.3.1. Carbon dioxide (CO2) …………………………….... 38
4.3.1.a. CO2 emission from Lime Kiln and Kraft Plant
calcination ………………………………………… 39
4.3.1.b. CO2 emission from make up carbonates in Pulp
Plant ………………………………………………. 41
4.3.2. Methane (CH4) dan Nitrous oxide (N2O) ………..... 41
4.3.3. Calculation of Emissions from Fossil Fuel
Combustion ……………………………………….. .. 44
4.4. Emissions from burning biomass fuel……………… 51
4.4.1. CO2 Dioxide Emissions……………………..…… 51
4.4.2. CH4 and N2O Emission ……………………….…… 52
4.4.2.1. The Burning Boiler of Biomass Fuels and Fossil
mixture in The Boiler ………………………..…… 55
4.5. Emission Associated with Electricity Imports ……… 56
4.5.1. Electricity Imports …………………………………. 56
CHAPTER V. GREENHOUSE GAS EMISSION FROM
THE ENVIRONMENTAL MANAGEMENT
……………………………………………… 58
5.1. Carbon Emissions Calculation Method of the Process
Gas landfill…………………………………………… 58
5.1.1 Landfill with gas collection system …………………60
5.1.2 Landfills without gas collection system.…………… 62
5.1.3. Carbon Emissions Calculation Method Gas
Incineration Process.……………………………………… 64
5.1.4. Emissions Calculation Method of the composting
process.…………………………………………………….. 67
5.1.5. Anaerobic digestion.……………………………….. 69
x
CHAPTER VI. CLOSING REMARKS.……………………. 72
REFERENCES …………………………………………….. 74
xi
LIST OF TABLE
Table 1.1 Global warming potential and related carbon
dioxide equivalents of greenhouse gases
(based on 100 year measure) (US EPA, 1998)
………………………………………………….. 8
Table 2.1 Example of a Table to Report Operational
Boundaries of the Inventory ………..………. 15
Table 2.2 Example of a Table to Report GHG Inventory
Results – Direct Emissions ………………… 16
Table 2.3 Example of a Table to Report GHG Inventory
Results – Indirect Emissions ....................... 18
Table 2.4 Example of a Table to Report Emission
Factors (EF) Used to Prepare the Inventory.19
Table 3.1 Fuel calorific value calculations .................. 24
Table 3.2 GHG emission to produce bleached pulp of 1
ton air dry ……………………………………. 25
Table 3.3 Power Related Emissions Calculation ……. 27
Table 3.4 Steam Related Emissions calculation ……. 30
Table 3.5 Other Thermal Related Emissions Calculation
………………………………………………… 31
Table 4.1 Emission Factor Ranges Useful in Identifying
Significant and Insignificant Sources of GHGs
………………………………………………… 37
Table 4.2 CO2 Emission Factors for Fossil Fuels …… 39
Table 4.3 Recommended Correction Factors for
Unoxidized Carbon from Different Guidance
Documents …………………………………… 40
Table 4.4 Emission Factors for Kraft Mill Lime Kilns and
Calciners …………………………………….. 40
xii
Table 4.5 Emissions from Calcium Carbonate and
Sodium Carbonate Make-up in the Pulp Mill
............................................................. 41
Table 4.6 CH4 and N2O Emission Factors for Stationary
Combustion (IPCC) ……………………….. 42
Table 4.7 CH4 and N2O Emission Factors for boiler in
industry (IPCC) …………………………….. 43
Table 4.8 Emission Factors for CH4 and N2O from
Biomass Combustion ……………………… 53
Table 5.1
Recommended Default Values for k and L0
for Estimating Landfill Methane Emissions.. 64
LIST OF FIGURE
Figure 2.1 Structure of GHG protocol (Tomas, 2009)... 8
Figure 2.2 Organizational boundary in GHG emission
process ……………………………………….. 10
Figure 2.3 Classification of emissions ………...………. 11
Figure 3.1 Mass and energy balances in pulp mill……. 23
xiii
CHAPTER I
INTRODUCTION
1.1. ICCTF Programmed
Ministry of Industry has committed to implementing
energy conservation programs and reduction of CO2
emission in the industrial sector, as a contribution towards
the realization of the government's commitment to reduce
greenhouse gas emission by 26% in 2020. The main
strategy for achieving reductions in CO2 emission in the
industrial sector is the implementation of Energy
Conservation and CO2 Emission Reduction in the industrial
sector (Phase 1) in 2010-2011. Funding the program is fully
supported by the Indonesian Climate Change Trust Fund
(ICCTF).
On the program has prepared four stages of "grand
strategy" of energy conservation and reduction of
greenhouse gas emission in the industrial sector which will
be held in 2010 to 2020. "The program implementation of
energy conservation and reduction of CO2 emission in the
industrial sector as a follow-up of government commitments
in the G20 meeting in Pittsburgh, USA in 2009 on the
Reduction of Greenhouse Gas Emission. The program is
being in accordance with the vision of the Ministry of
Industry, which brought Indonesia into strong of the
industrialized country in 2025. This is also consistent with
the objectives of industrial development period with the
concept of sustainable development. The energy is very
important and basic needs in sustainable development.
Therefore, energy must be used economizing, rational and
Page 1 of 78
prudent in other to now day until future the energy needs
could be met. The majority of prime energy source
Indonesia is still comes from fossil fuels (petroleum, coal,
and natural gas).
Government Commitments related to energy use
has been declared by Government Regulation No.70 of
2009 on Conservation of Energy which requires that user of
energy source equal to or greater than 6,000 tons of oil
equivalents (TOE) are required to conduct energy
conservation through energy management. As a form of
support for the commitment, the Ministry of Industry has
developed the Program for Energy Conservation and
Greenhouse Gas Emission Reduction in Industrial Sector in
2010-2020 which consists of four stages, namely the
implementation of energy conservation and reduction of
CO2 emission, the implementation of Eco-labels, promotion
of emission reduction CO2, and the formation of Energy
Services Company (ESCO).
In the first stage, the Ministry of Industry to energy
conservation and reduction of CO2 emission in September
2010 - June 2011 will be applied to pulp and paper industry
and steel industry.
Gases categorized as a Greenhouse Gas (GHG)
are gases that affect directly and indirectly to the
greenhouse effect that causes climate change. The UN
Convention on Climate Change (United Nations Framework
Convention On Climate Change-UNFCCC), there are six
species that are classified as a GHG is carbon dioxide
(CO2),
methane
(CH4),
nitrous
oxide
(N2O),
sulfurheksafluorida (SF6), perfluorocarbons (PFCS) and
hydrofluorocarbons (HFCS). In addition there are several
gases are also included in the GHG is carbon monoxide
(CO), nitrogen oxides (NOx), chlorofluorocarbons (CFCs),
Page 2 of 78
and gas non-metal-volatile organic gases. Mostly contribute
of greenhouse gases to the symptoms of global warming is
CO2, CH4, N2O, NOx, CO, PFCs and SF6. However, for
Indonesia two gases are still very small emission, so it is
not taken into account. Of the five greenhouse gases
mentioned above, carbon dioxide (CO2) to give the largest
contribution to global warming was followed by methane
(CH4).
The levels of CO2 emission in Indonesia in 1994
have been higher than the rate of absorption. This means
that Indonesia has become a net emitter. The results from
the previous calculation on 1990 indicate that Indonesia is
still a net sink or a higher absorption rate of emission
levels. But Indonesia has contributed to increase
concentrations of GHG in the atmosphere. An increase in
GHG has caused global warming and climate change.
Be in accordance with supporting the program, as
one of the activities in the program ICCTF, Ministry of
Industry developed the Technical Guidance Technology
Mapping and Carbon Calculation for pulp and paper
industry sector. This technical guide has been prepared to
assist the internal organization of the industry in the
development and implementation of long-term plan for
energy conservation and reduction of CO2 emission. While
each organization is industry-specific, but the planning
practices, principles of planning, management practices,
and communication techniques described in this technical
guidance, in general could be applicable.
1.2. Greenhouse Gas (GHG) Emission
Greenhouse Gas Emission in the 1990s has
increased significantly. Increasing of emission caused
Page 3 of 78
global climate change is quite alarming. Intergovernmental
Panel on Climate Change (IPCC) in 2007 reported that
global surface temperature trend in the last 50 years (19562006) have increased almost 2 times. Increasing global
temperature is then known as global warming (IPCC 2007).
One of the most important greenhouse gases is CO2.
Increasing CO2 gas is around 67% comes from combustion
of fossil fuels and 33% from activity of land use, land-use
change and forest (Land Use, Land Use Change and
forestry, LULUCF). Approximately 350 billion tons of
carbon is in the tropical forests and could be emitted into
the atmosphere through deforestation and forest
degradation (Laporte et al. 2008). Emission from
deforestation and forest degradation are largely from
developing countries, such as Indonesia, Congo and Brazil
(IFCA, 2007).
The greenhouse effect is caused by the presence
GHG in the troposphere. Greenhouse gases are causing
trapped wave infra red radiation as a result of radiation
from the surface of earth behind which receives solar
radiation. The results Intergovernmental Panel on Climate
Change (IPCC) concluded that greenhouse gases of 350
ppm (parts per million) were deemed to be normal and
appropriate for the earth's climate. However to increase of
greenhouse gases to 430 ppm, will cause to increase of
average temperature of the earth and led to global climate
change. Greenhouse gases that are known to have
contributed to global warming are CO2, CH4, CO, N2O and
NOx. The composition of gases in the atmosphere is more
than 75% is CO2, so that if contribution of CO2 from
different activities could be significant reduced, it will be
give opportunity to reduced impact of global warming on
climate change.
Page 4 of 78
The different of human activities cause of increasing
concentration of GHG in the atmosphere. This gas has
ability to bind of heat. The naturally, GHG is necessary to
be in the atmosphere, but if not, temperature in the earth
will be reached around 33oC and lower than now. The
temperature is low, on the earth would not life. If the
concentration of GHG in the atmosphere increase, the heat
from the sun trapped in the atmosphere is too much. The
temperature of the earth's surface will increase by the
accumulated heat. It is caused to increase GHG, global
warming will be occurring.
United Nations Framework Convention on Climate
Change (UNFCCC) provides six types of GHG caused by
human action: Carbon dioxide (CO2), methane (CH4),
Nitrous Oxide (N2O), Hydrofluorocarbons (HFCs),
Perfluorocarbons (PFCs) and sulfur hexafluoride (SF6).
According to the observations, the Earth's surface
temperature has risen by an average of 1° C since the
beginning of the industrial revolution and it will reach 2° C
in the middle of this century if no drastic measures are
taken to reduce the rate of increase of GHG emission in the
atmosphere.
Global warming will lead to climate change that
causes changes in climate factors, such as rainfall,
evaporation and temperature. These changes also will spur
of environmental disasters to relate with climate factors for
more frequent, with a magnitude greater than ever.
The GHG has ability to absorb long-wave radiation,
re-emitted into the atmosphere by the earth's surface. The
nature of thermal radiation is causing global warming of the
atmosphere. GHG are taken into account in global warming
are carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous
oxide (N2O) a contribution of more than 55% of global
Page 5 of 78
warming, the CO2 emitted from human activities
(anthropogenic) received greater attention. Without the
GHG, the earth's atmosphere will have a temperature of
30oC colder than current conditions. However, as described
above, increased concentrations of GHG are currently
located at an alarming rate so that emission must be
controlled. The efforts to mitigation global warming could
be accomplished by reducing the emission from the source
or increase the absorption capabilities.
International Protocol has set a carbon dioxide
(CO2) as a reference for measurement of global warming
potential (GWP) of GHG. According to definition, the GWP
of one kilogram of carbon dioxide is 1 (called the reference
material.); whereas GWP of carbon dioxide, methane and
nitrous oxide could be seen in Table 1.1.
To reduce the negative impacts of climate change
phenomena, it is necessary to calculate the amount of
carbon emission (CO2) from industrial activities. GHG
Protocol provides step-by-step guide for companies to
quantifying and reporting their GHG emission. According to
the GHG Protocol, there are three main steps to managing
emission, as such planning, calculation and reporting.
Tabel 1.1 Global warming potential based on 100 year
measurement
Greenhouse gas
Carbon dioxide
Methane
Nitrous oxide
Quantity
(kg)
1
1
1
Global warming
potential
(CO2 equivalent)
1
21
310
Carbon
equivalent
0.27
5.67
83.7
Source : US EPA, 1998 in Valzano et al, 2001
Page 6 of 78
In addition, the company must also present the
results from burning biomass inventory separately from
direct emission. Calculating of biomass is one of the steps
under taken in a climate change mitigation activities in the
forestry sector, only substitution of carbon-type activities
that do not require the calculation of biomass. Sustainable
managed biomass resources are considered green
because they are renewable and do not contribute to global
warming or climate change. CO2 generated from
combustion of biomass is consumed as plants regrow, so
that as long as the resource is sustainable managed; the
net contribution of CO2 to the atmosphere is zero.
The role of energy is very importance, it main a
basic requirement of sustainable development and also a
source of CO2 emission, so that measurement and
calculation of carbon in industrial activities becomes very
important. The result data calculation could be used as
benchmarks to determine the sustainability of industrial
activities, besides that, ability to calculate carbon balance is
important in the face of a new system of carbon trading
after the Kyoto Protocol (2012) is called the Clean
Development Mechanism (CDM).
This guideline discusses what are the important
parameters measured with respect to carbon calculation for
the pulp and paper industry-related GHG emission.
Page 7 of 78
CHAPTER II
CALCULATING TOOLS BASED THE GHG PROTOCOL
The GHG Protocol provides step-by-step guide for
companies to quantifying and reporting their GHG
emission. According to the GHG Protocol, there are three
main steps to managing emission, as such planning,
calculation and reporting. Figure 2.1 the structure of the
protocol guidelines.
PLAN
CALCULATE
REPORT
Set Principles
Identify Sources
Set Goals
Set
Organizational
Boundaries
Set Operational
Boundaries
Select Calculation
Approach
Inventory
Boundaries
Emissions by Types
Choose Emission
Factor
Collect Data
Apply Tools
Roll-up Data to
Corporate Level
Report Based
Reduction
Set Reduction
Target
Track + Report
Progress
Figure 2.1 Structure of a GHG Protocol (Tomas, 2009)
Page 8 of 78
2.1. Planning Step
The planning steps are the basic principle of the
protocol should be established considering the results of
the calculation GHG emission such as lead to economical
and the environment decision-making. Furthermore, it
provided for purpose and boundary will be referenced in
the calculation of these emission. The boundary must be
considered are organizational boundaries and operational
boundaries.
The basic principles to achieve are:
- Relevant: to ensure GHG inventory reflects of plant
emission and can be used by stakeholders of the
industry or extern, working on the tasks seriously,
taking into account that the result might lead to great
benefits.
- Completeness: determining, accounting and reporting
all the GHG emission included in the inventory design
boundaries. Emission exclusions need a justification
- Consistency: achieving consistent concepts in order to
process empirical comparisons of emission over an
historical period
- Transparency at all levels: defining clearly how have
been processed the tasks of collecting result and
documentation, deciding hypothesis and estimations
and assuming limitations of the GHG inventory
- Accuracy:
to
ensure
systematically
emission
quantification is not over or less than the emission
actual, assessable, and taking into account the same
policy of precision in all report levels: data transferring,
data treatment and data report.
Page 9 of 78
2.1.1. Organizational Boundaries
Set organizational boundaries of the inter
relationships between organizations, so that clear where
the emission becomes their responsibility. The
organizational boundaries could be seen in Figure 2.2
TOTAL PROCESS EMISSIONS
PROCESS
COMPANY
OWNER/S
PROCESS
CONTROL
OPERATOR/S
PROCESS
FINANTIAL
OPERATOR/SL
Figure 2.2 Organizational Boundaries of GHG
emission processes.
There are three scopes for set of the organizational
boundaries in GHG Protocol, such as:
- Equity Share Approach, if a company owns part of an
operation of another company, GHG emission reflect
the share of ownership of the operation.
-
Financial Control Approach, emission reflect the share
of economic or operational direction of an operation
(the percentage of economic or operation policy right
-
Operational Conrol Approach, if a company has
complete rights to take part in the operational policy of
a unit operation, the emission of that operation are
assigned to this company.
Page 10 of 78
Figure 2.3 Emission Classifications:
2.1.2. Operational Boundaries
The GHG Protocol also set the operational
boundaries for emission calculations. These guidelines
define three emission scope of the operational boundaries
should be considered (Figure 2.3). It visualizes different
facilities associated with the emission scope.
Scope 1 :
- Scope 2 :
Involves all direct emission produced and
controlled into unit operations of the company
while generating electricity, heat or steam.
Scope 1 also includes emission produced in
chemical processes and emission produced
by transport from vehicles owned or
controlled by the company.
Comprises
emission
associated
with
purchased electricity used in the company
operations. Usually, electricity represents a
great share of the energy use of the
company. The protocol highlights that
purchased electricity factor does not include
trade and distribution electricity losses.
Page 11 of 78
Therefore, while using emission factor for
purchased electricity, it should be defined if
this factor includes or not distribution losses.
Scope 3 :
Includes emission associated with indirect
activities of the lifecycle of the company
product. In this case, responsibilities of scope
3 are not owned or controlled by the
company, scope 3 involves different
activities. According to the GHG protocol,
scope 3 report might conduct to innovative
ideas to emission reductions associated with
the product itself.
2.2. Calculation Step
The GHG Protocol defines six steps to identify and
quantify the sources or emission focus, such as:
- Identifying sources,
- Selecting calculation approach
- Choosing emission factors
- Collecting data
- Applying Calculation tools
- Finally rolling-up data to corporate level
Emission sources are identified based on boundary
have been selected in the planning. Calculating method
could be based on the following approaches:
2.2.1. Direct emission
This approach requires monitoring of gas
concentration and flow rate. This type of measurement
Page 12 of 78
is excessively expensive even unavailable in most of
the cases.
2.2.2. Calculations
There are two type of calculating emission, the first
methods, calculation based on stochiometric reactions
and mass balance of process. The second method,
calculation based on documented emission factors.
Emission factor are ratios used to relate GHG emission
to a measure of activity at emission source. The GHG
Protocol is acting as bridge the minimum requirement
to calculate and emission report of a company.
Reporting of emission is very simple, for example to
compiling fuel, and to convert them into CO2 emission
using emission factors.
The GHG Protocol defines two main categories of
calculation tools, such as cross-sector and sector-specific
tools. The main feature of calculating tool of the crosssector is calculation from stationary combustion, mobile
combustion, HFCs from air conditioning and refrigeration,
and uncertainty estimation of emission calculations. In this
guide will be used appliance-sector-specific aid for the
calculation of emission in the pulp and paper industry. The
main feature is a tool to help calculate the direct emission
from pulp and paper production, including direct and
indirect emission from fuel combustion in stationary
equipment.
Furthermore, the GHG Protocol recommends two
ways to submit reports to the corporate level of the unit
operation. Operating unit reporting raw data, then calculate
the corporate emission (centralization). Alternatively, each
operating unit calculates its emission and then submits it to
Page 13 of 78
the corporate level. Companies could also combine both
ways.
2.3.
Reporting Step
The GHG emission report based on GHG Protocol,
at least must be contain the following information:
Description of the company and the inventory
boundary
Information of the different type of emission
Reports containing project based reductions
Definition and commitment of a reduction target
Track and report progress and carry out different
performance checks
2.4. Presentation of inventory results
To present the results of inventory, companies
could create their own format according to their needs, but
it should be noted that the output of the results should be
transparent presentation accompanied by key information
necessary for interpretation of results.
Here are four examples of tables that could be used
by companies as a reference for presenting the results of
the inventory, which is Table 2.1. Matrix that could be used
to indicate operations which are included in the operational
inventory constraints, while Table 2.2. Matrix that could be
used to direct emission within the limits of record inventory
of the resources owned or controlled companies. Similarly,
in Table 2.3 matrix that could be used for recording the
indirect emission are emission from sources owned
company of inventory that belongs to other parties such as
emission from imported power.
Page 14 of 78
Table 2.1. Example of a Table to Report OperationalBoundaries
of the Inventory
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
Source of emission
Mark to identify
operations included
in the inventory
Transportation vehicles for
Wood/chip/bark/wastepaper/other
raw material
Transportation vehicles for
product, by-product or waste
Debarking
Chipping
Chemical pulping – Kraft
Recovery furnace – Kraft
Lime kiln or calciner
Incinerators for non-condensable
gases, etc.
Wastepaper pulping and cleaning
Deinking
Bleaching of chemical or semichemical pulp
Paper and/or paperboard
production
Coating (including extrusion
coating)
Roll trimming, roll wrapping,
sheet cutting
Wastewater treatment operations
Sludge processing
Landfill receiving mill waste
Air emission control devices
Normal offices/workspace for mill
employees
Other Operation – describe:
Page 15 of 78
Table 2.2. Example of Table to Report GHG Inventory Results –
Direct Emission
Source of emission
Total Direct Emission
metric tons
1
CH4
N2O CO2 Equiv
CO2
Process and Energy-Related
Emission
Stationary Fossil Fuel
1.
Combustion
2.
Biomass Combustion
N/A*
Make-up Chemicals (CaCO3
3.
and Na2CO3)
Transportation and machinery
emission
4.
On-road vehicles
Off-road vehicles and
5.
machinery
Waste management emission
Landfill emission from mill
6.
N/A*
wastes
Anaerobic wastewater
7.
N/A*
treatment systems
Other Direct Emission not
8.
included above – Explain:
Total Direct Emission
(Sum of lines 1 through 8)
Emission associated with exported electricity and steam
(a subset of total direct emission)
Emission related to electricity
9.
exports
Intensitas carbon from export electricity (lb
CO2/MWh)
Intensitas carbon from electricity export of
receiver (lb CO2/MWh)
Method used to estimate GHG intensity of grid:
Emission related to steam
10.
exports
Total emission attributable to
11.
exports (Sum of lines 9 and 10)
Page 16 of 78
Table 2.2. Example of Table to Report GHG Inventory Results –
Direct Emission (continuation)
Explain the method used to determine ownership/control of sources not
completely owned by the company.
A protocol such as the WRI/WBCSD GHG Protocol could be used for
guidance on determining ownership/control.
Include any other information that is needed to understand the inventory
results:
1
CO2-equivalents are calculated multiplying individual gases by IPCC
GWP values, CO2=1, CH4=21,
N2O=310, and summing across all three gases. It is acceptable to use
emission factors for CO2-equivalents rather than estimating the three gases
individually.
*N/A – Not Applicable - carbon dioxide emission from biomass
are not included in GHG totals because this carbon is considered
part of the natural cycle; i.e., it is recycled between the
atmosphere and plant tissue.
Page 17 of 78
Table 2.3. Example of a Table to Report GHG Inventory Results – Indirect Emission
Total Indirect Emission metric tons
Source of emission
1
CO2
CH4
N2O CO2 Equiv
Indirect emission related to electricity and steam imports, including those from outsourced power islands
1.
Indirect Emission related to electricity imports that are consumed
2.
Indirect Emission related to steam imports that are consumed
Total indirect emission from power/steam imports (Sum of lines 1 through 2)
3.
Other Indirect Emission
4.
Description of other indirect emission included in inventory:
Imports and Exports of fossil fuel-derived CO2
5.
Imports of CO2 (e.g., for neutralization)
6.
Source of emission fossil fuel-derived CO2 (e.g., to PCC Plants)
Note 1: This includes only the fraction of CO 2 exports that could be traced to fossil fuels. Exports of biomass-derived CO2
are reported in Annex E – Supporting Information on Biomass.
Note 2: This exported CO2 should not be reported as an emission in Table 12.
Explain the method used to determine ownership/control of sources not completely owned by the company.
A protocol such as the WRI/WBCSD GHG Protocol could be used for guidance on determining ownership/control.
Include any other information needed to understand the inventory results:
1
CO2-equivalents are calculated multiplying individual gases by IPCC GWP values, CO2=1, CH4=21, N2O=310, and
summing across all three gases. It is acceptable to use emission factors for CO2-equivalents rather than estimating the three
gases individually
Page 18 of 78
Table 2.4. Example of a Table to Report Emission Factors (EF) Used to Prepare the Inventory
Emission source
CO2
CH4 N2O CO2Equiv.
Source of EF
Fossil Fuel Combustion
Fuel
Combustion Units
Biomass Combustion
Combustion Units
N/A*
N/A*
Waste Management
Landfill 1 emission:
% of Gas Collected =
“k” =
“Lo” =
“k” =
“Lo” =
“k” =
“Lo” =
Anaerobic Treatment emission:
“EF”=
Electrical Power and Steam Imports
Emission factors for imported electricity
Emission factors for imported steam
Fuel
In addition, the company should be present the results from burning biomass inventory
separately from direct emission.
Page 19 of 78
CHAPTER III
IDENTIFICATION OF EMISSION CALCULATION
3.1. Emission Calculation in The Pulp Making Process
3.1.1. Emission in The Pulp Cooking Process
In the Kraft pulping process, cooking chemicals
consisting of NaOH and Na2S, called leachate white (white
liquor) is used for cooking wood chips in the digester.
Cooking conditions are usually at a temperature of 155-170
° C, pressure 7-9 bar within 2-5 hours. Gas expenditures
made some time during the process (gas relief) and at the
end of ripening (release) to avoid pressure in the digester
to rise rapidly. The gases are hot enough is used to heat
process water. After the cooking process is complete, the
pulp and black liquor is released into the blow tank. Steam
heat will separate and flow to the top of the tank to heat the
process water used. These gases are formed at the end of
the cooking process is a source of odor emission called
NCG (non-condensable gases) that the majority consisted
of reduced sulfur. NCG could be isolated and thawed again
and purified by stripping. Stripper gases are then burned in
incinerators or special burner and produces emission of
SO2 and TRS does not include the emission in this
process.
3.1.2. Emission in Recovery Boilers
The fuel in the recovery boiler comes from black
liquor which is a liquid reaction product between the
cooking chemical with raw material wood. This liquid is
comes from pulping process after concentrated. Energy
supply on the recovery boiler is one of the cycle recovery
Page 20 of 78
chemicals process in the Kraft pulping. CO2 emission are
not formed in this process, but the GHG inventory
expressed in the form of CH4 and N2O emission and could
be expressed as CO2 equivalent.
3.1.3. Emission in Power Boiler
Power boiler fuel consists of bark from the wood
barking, pin chips, other logging waste and a bit of mixed
coal. Other boiler fuel power is palm shell, palm fiber and
other biomass. For integrated pulp and paper mill power
boiler fuel also could stand alone, fuel may be coal, oil and
gas and burned in the boiler separately. CO2 emission is
calculated based on the GHG inventories under the Kyoto
Protocol, but other emission of CH4 and N2O could be
computed.
3.1.4. Emission in Lime Kiln
Lime kiln serves to convert CaCO3 (lime mud) into
lime (CaO) through calcination process with the reaction:
CaCO3(s) + O2 + heat

CaO(s) + CO2(g)
3.1.5. Emission in Make-up Chemicals
In the plant, make up chemicals causes an
additional contribution of emission CaCO3 and Na2CO3.
CaCO3 are used to increase of CaO product, in other to the
lime kiln to needs enough for caustisation and Na2CO3 is
used to provide for conversion into the green liqour to white
liqour.
Page 21 of 78
3.1.6. Emission in Power Plant system CHP (Combined
Heat Power)
In Indonesia there are no pulp mills operating a
CHP system.
3.1.7. Emission based on the use of electricity purchased
from outside the factory (electricity purchase)
The pulp mill or integrated to produce energy
(steam and power) alone and they do not purchase
electricity from outside. But there were still some paper
mills that use electricity purchased from outside
manufacturers.
This chapter presents an example of mass balance
in the pulping process on the basis of 1 ton AD white pulp
product with moisture content of 10%. Signs in brackets ( )
is the amount in kg. Balance Sheet is presented in Figure
3.1.
Page 22 of 78
Figure 3.1. Mass and energy balances of pulp mill
Figure 3.1 shows mass and energy balances to
produce 1 ton AD of bleached pulp. From the mass
balance may be unknown material inputs that contribute to
the formation of gases such as the calculation in Table 3.1.
Page 23 of 78
No
1.
2.
3.
4.
5.
Table 3.1. Fuel calorific value calculations
Sum Calorific Value Total Heat
Fuel
(kg)
(kJ/kg)
(TJ)
Black Liquor 1,233
13,500
0.01665
Bark
73
17,500
0.00128
Coal
165
24,500
0.00404
101
40,700
0.00411
Oil
36.3
40,700
0.00148
84
48,900
0.00411
Natural Gas
30.2
48,900
0.00148
9
Note : 1 TJ = 10 kJ
Page 24 of 78
Table 3.2. GHG emission to produce bleached pulp of 1 ton air dry
Emission Factor
Total CO2Eq.
CH4
N2O
(kg)
Quantity
kg
(kg
(kg
Fuel
(TJ)
CO2/TJ
CO2Eq./TJ)
CO2Eq./TJ)
Black liquor
0.01665
630
1,550
36,297
Bark
0.00128
860
8,060
11,418
Fossil fuel for
boilers (3 choices):
- Coal
- Oil
- Natural Gas
Fossil fuel for
limekiln (2 choices)
:
- Oil
- Natural Gas
0.00404
0.00411
0.00411
0.00148
0.00148
126,000
76,600
59,900
76,600
2.7
0.3
59,900
2.7
0.4
440 kg
CaCO3
10.21 kg
CO2/ton
Note: emission factors for black liquor and bark taken the maximum value
509,040
314,826
246,788
113,372
88,656
43.10
Page 25 of 78
From the above calculation could be concluded that
if the plant uses coal to oil to fossil boilers and lime kilns,
total GHG emission of the bleached pulp to produce 1 ton
of AD is 713.23 kg or 0.71323 tons of CO2 Eq.
3.2 Calculation of GHG in Paper Making Process
GHG calculation will follow the structure of the
paper making process, where the structure is a series of
paper-making operations unit from stock preparation to the
finishing plus coating, if any. Allocation of emission
calculated based on the parameters of the distribution
gradually papermaking process which includes a
production line (production lines), parts (sections), the unit
operation (unit operations), and specific equipment
(specific devices). In this way, it could be anticipated
following things:
- the possibility of factory production lines and
machines have more than one paper
- the possibility of the plant has a different coating lines
- the possibility of an integrated paper machine coating
machine
- the possibility of the plant has special facilities for
surface treatment of paper
Furthermore, the distribution of emission will be
grouped according to end use of energy, namely power
related emission, steam related emission, and other related
thermal emission. For further details, format GHG
calculation could be seen in the following tables:
Page 26 of 78
UNIT OPERATIONS
DEVICES
kWh/t
kg
CO2/t
SHARE
SECTION
EMISSION
POWER RELATED EMISSION
ELECTRICITY
Table 3.3. Power Related Emission Calculation
%
STOCK PREPARATION
PULPING
Pulpers SF
Pulpers LF
Pulpers Broke
…. …. …..
REFINING
Refiners Sf
Refiners LF
… …. ….
… …. ….
… …. ….
… …. ….
OTHER AUXILIARIES
Pump
Agitator
… …. ….
APPROACH FLOW
Pump
Agitator
… …. ….
…………
Page 27 of 78
st
UNIT OPERATIONS
DEVICES
kWh/t
kg
CO2/t
SHARE
SECTION
EMISSION
ELECTRICI
TY
Table 3.3. Power Related Emission Calculation (1 continuation)
%
WET-END
Drives
Vacuum Pump LP
Vacuum Pump HP
…. …. …..
PRESS
Drives
Loading System
… …. ….
PRE-DRYING
Drives
… …. ….
POST-DRYING
Drives
… …. ….
FINISHING BASE PAPER
Calendering Drive
Reeling Drive
… …. ….
OFF-LINE OR ON-LINE COATING
Kitchen Pump and Auxiliaries
Coating Machines Drives
IRs (electrical)
Reeling drives
… …. ….
Page 28 of 78
nd
UNIT OPERATIONS
DEVICES
kWh/t
kg
CO2/t
SHARE
SECTION
EMISSION
ELECTRICI
TY
Table 3.3. Power Related Emission Calculation (2 continuation)
%
FINISHING SECTION
SURFACE FINISHING
Matt-On-line Drives
Supercalenders Drives
Embossing Drives
FINAL TREATING
Winding Drives
Sheeting drives
SHIPPING
Packaging Drives
… …. ….
GENERAL SERVICES
COMPRESSED AIR SYSTEM
Compressor
…. …. …..
LIGHTNING SYSTEM
Light
… …. ….
WASTE WATER TREATMENT
Pump and Agitator
… …. ….
HVAC SYSTEMS
Heating, Ventilating and Air
Cooling
OTHER AUXILIARIES
Other significant devices
… …. ….
Page 29 of 78
UNIT OPERATIONS
DEVICES
kWh/t
Kg/C
O2/t
SHARE
SECTION
EMISSION
STEAM RELATED EMISSION
ELECTRICITY
Table 3.4. Steam Related Emission calculation
%
PAPER PRODUCTION
WET-END
Steam Box Paper Machine
…. …. …..
DRY-END
Drying Cylinder (Pre Drying)
Thermo compressor
Pre-Coating Kitchen Tank
Drying Cylinder (Post Drying)
… …. ….
OFF LINE OR ON LINE COATING
Kitchen Tank
Drying Cylinder
… …. ….
FINISHING SECTION
SURFACE TREATMENT
Specific Significant devices
… …. ….
HVAC SYSTEMS
… …. ….
GENERAL SERVICES
Oil Heating
Oil Heat Exchanger
… …. ….
Page 30 of 78
SHARE
SECTION
EMISSION
OTHER THERMAL RELATED
EMISSION
ELECTRICITY
Table 3.5. Other Thermal Related Emission calculation
UNIT OPERATIONS
DEVICES
kWh/t
kg
CO2/t
%
PRE-COATING OR SIZE
PRESS
IR Dryer
…. …. …..
OFF LINE OR ON LINE
COATING
IR Dryer
… …. ….
FINISHING SECTION
SURFACE TREATMENT
Retractile oven
… …. ….
GENERAL SERVICES
HVAC SYSTEMS
… …. ….
Page 31 of 78
CHAPTER IV
GREENHOUSE GAS EMISSION FROM
COMBUSTION PROCESS
4.1.
Combustion Processes in Pulp and Paper Industry
Global climate has changed on a fairly large extent
due to an increased concentration of greenhouse gases in
the atmosphere. Increasing the concentration of CO2 in the
atmosphere caused by fossil fuel combustion process and
combustion of carbon is still bound in the timber. For
example the peat land or forest fires burn. In the process of
burning fossil fuels or burning forests will result in 22.02 to
25.69 billion tons of CO2 into the atmosphere each
annually. Half of this amount will be layer of the
atmosphere and the other half will be absorbed by the sea,
and land plants. The total greenhouse gases in the
atmosphere are increase around 20%, it caused by
emission of CO2 due to combustion.
In the combustion process, oxygen (O2) will oxidize
carbon (C) so that it will form carbon dioxide (CO2). In the
process of combustion is the oxidation process that occurs
with the following reaction:
C + O2
 CO2 + heat
H2 + O2  H2O + heat
S + O2
 SO2 + heat
Burning of the above said to be excellent if the
mixture of fuel and oxygen have the correct ratio
(stoichiometri). When too much oxygen, combustion will
produce flame oxidation. Conversely, if the fuel too much, it
Page 32 of 78
will result in reduction of fire. The fire marked reduction as
the long tongue of flame that sometimes until you see
smoke. This situation is called incomplete combustion.
Oxygen for combustion is obtained from the air
consisting of 21% O2 and 79% N2. N2 gas was not involved
react in the combustion process, but it sucks heat from the
combustion reaction. Determination the proper amount of
O2 in each combustion is not easy and requires operational
experience and are generally used method of excess air
(excess water). The advantage is to keep the excess air
combustion occurs completely and not wasteful of fuel, but
the loss is to reduce the heat of combustion. Excess air is
usually maintained at optimum levels. In many boiler
operations with various types of fuel are usually kept to 515%.
In the process of combustion air is added as
primary air and air nonprime, usually expressed as
secondary air and is sometimes used also the tertiary air.
Primary air mixed with fuel in the burner (before
combustion) and secondary air and tertiary air is inserted
into the combustion chamber after the burner through the
space around the burner tip or through other places on the
walls of the burner. Except in special types of boilers at
pulp mills, the Recovery Boiler is a unique work which
included a separate primary air with the fuel (black liquor).
Combustion processes occurring in the pulp and
paper mills typically are burning to generate energy and
occurs in the system as follows:
1. Recovery boiler is a unique boiler which separates the
primary air with the fuel. The fuel in the form of black
liquor which is obtained as the biomass from the pulp
making process. Approximately 70% of the energy
Page 33 of 78
needed to operate the pulp mill is supplied from these
renewable-fueled boilers. Due to the unique
characteristics of the fuel which contains many
elements with the content of C that is not too large (C,
H, O, N, S, K, Cl, Na, inert) and boiler operation
characteristics that work in oxidation-reduction in a
combustion chamber , then the emission contain
practically no CO2. Recovery boiler emission consists of
TRS (total reduced sulfur), SO2, H2, and CO.
2. Power boiler, the main fuel boiler is obtained from the
bark of wood raw material preparation process. Boilers
are usually working in co-firing, where fuel is bark
mixed with coal or other types of biomass such as palm
shell, palm fiber, peat. The main gas emission from
these boilers are CO2 and SO2.
3. Lime kiln, a rotary furnace to burn CaCO3 into CaO
required processing the change caustization leachate
green to white. During the calcination process using
liquid fuel (fuel oil), gas (LNG) and gas from coal
gasification. CO2 and TRS will be released during the
calcination process.
4. Iincinerators, a furnace to burn off the smell of the pulp
mill emission are formed from cooking process raw
materials (cooking) and concentrated black liquor. Odor
emission source is a non-condensible gas (NCG).
Incinerators could also be used to burn other solid
waste.
Page 34 of 78
4.2.
Emission Factor
The process of burning fossil fuels in the operation
of pulp and paper mill are emitted (CO2, CH4 and N2O)
directly and indirectly of GHG. Table 4.1 shows the
emission factors from various sources of fossil fuel burning.
Page 35 of 78
These emission factors could help pulp and paper industry in calculating emission.
Table 4.1. Emission Factor Ranges Useful in Identifying Significant and Insignificant Sources of GHGs
CH4
N2O
Source
Units
Fosil-CO2
(CO2-eq.)
(CO2-eq.)
Natural gas used in
kg CO2-eq./TJ
56.100 – 57.000
13 – 357
31 – 620
boilers
Residual oil used in
kg CO2-eq./TJ
76.200 – 78.000
13 – 63
93 – 1.550
boilers
Coal used in boilers
kg CO2-eq./TJ
92.900 – 126.000
15 – 294
155 – 29.800
Bark and wood waste fuel
kg CO2-eq./TJ
0
21 – 860
310 – 8.060
Black liquor
kg CO2-eq./TJ
0
42 – 630
1.550
Lime kilns
kg CO2-eq./TJ
depends on fuel
21 – 57
0
Lime calciners
kg CO2-eq./TJ
depends on fuel
21 – 57
1.550
kg CO2/ton CaCO3
440
0
0
kg CO2/ton Na2CO3
415
0
0
kg CO2-eq./TJ
74.000 – 75.300
82 – 231
620 – 9.770
Pulp mill make-up CaCO3
Pulp mill make-up
Na2CO3
Diesel fuel used in
vehicles
Page 36 of 78
Table 4.1. Emission Factor Ranges Useful in Identifying Significant and Insignificant Sources of GHGs
(continued)
Source
Gasoline in non-road
mobile sources
and machinery – 4-stroke
engines
Gasoline in non-road
mobile sources
and machinery – 2-stroke
engines
Anaerobic wastewater
treatment
Mill solid waste landfills k
Units
Fosil-CO2
CH4
(CO2-eq.)
N2O
(CO2-eq.)
kg CO2-eq./TJ
69.300 – 75.300
84 – 30.900
93 – 2.580
kg CO2-eq./TJ
69.300 – 75.300
9.860 – 162.000
124 – 861
0
5,25
0
0
3.500
0
kg CO2-eq./kg
CODtreated
kg CO2-eq./dry ton
solid waste
Sources: NCASI, 2005
Page 37 of 78
4.3 Emission from Fossil Fuel Combustion
4.3.1. Carbon dioxide (CO2)
Carbon dioxide from fossil fuel burning pulp and
paper industry represents the majority of emission.
Estimated CO2 emission of carbon content or use emission
factor of fossil fuels being burned. In some cases, the
correction (reduction) was made for carbon is not oxidized.
Pulp and paper industry could use the data from data is the
fuel used in the factory, data set by the government, and
data from other sources such as the IPCC.
Where possible and get better emission factor of
fuel being burned at the plant from the seller/ provider of
fuel, particularly for coal because the carbon content, heat
values for the various coal quality varies greatly. CO2
emission factors and information on the carbon content of
fossil fuels and carbon is not oxidized readily available in
many countries and vary for protocols that exist today.
Table 4.2 shows the IPCC emission factors are not
corrected and corrected for carbon is not oxidized.
The IPCC recommends a correction factor 0.98 for
coal, 0.99 for oil and oil products, 0.995 for gas, and 0.99
for peat. For the correction factor that is not oxidized
carbon there is no consensus from the various reporting
and calculation of GHG protocol as shown in Table 4.3.
Page 38 of 78
Table 4.2. CO2 Emission Factors for Fossil Fuels
Fossil Fuel
Crude oil
Gasoline
Kerosene
Diesel oil
Residual fuel oil
LPG
Petroleum coke
Anthracite coal
Bituminous coal
Sub-bituminous coal
Lignite
Peat
Natural gas
Uncorrected
Emission Factor
*
kg CO2/TJ
Corrected Emission
Factor
kg CO2/TJ
73,300
69,300
71,900
74,100
77,400
63.100
100,800
98,300
94,600
96,100
101,200
106,000
56,100
72,600
68,600
71,200
73,400
76,600
62,500
99,800
96,300
92,700
94,200
99,200
104,900
55,900
Source: NCASI, 2005
In some cases, total CO2 emission from all fossil
fuel combustion sources could be estimated from the
combustion of each unit separately. For example, if a plant
burning natural gas in a boiler and an infrared dryer, CO2
emission from burning natural gas could be estimated from
the total gas used.
4.3.1.a. CO2 emission from Lime Kiln and Kraft Plant
calcinations.
Carbon dioxide emission from lime-kiln and
calcination Kraft mill are estimated using the same
approach as for the burning of fossil fuels to determine how
much fossil fuel used in kilns and use information the
Page 39 of 78
carbon content of fuels or emission factors. CO2 emission
are reported together with the fossil fuel CO2 emission.
Table 4.3. Recommended Correction Factors for Un-oxidized
Carbon from Different Guidance Documents
Coal
Oil
Natural
Source
(%)
(%)
Gas (%)
IPCC (1997c)
98
99
99.5
Environment Canada (2004)
99
99
99.5
EPA Climate Leaders
99
99
99.5
(USEPA 2003)
DOE 1605b (USDOE 1994)
99
99
99
EPA AP-42 (USEPA 1996,
99
99
99.9
1998a,b,c)
Source : NCASI, 2005, Carbon Dioxide Emission from Lime Kiln
and Calcination Plant Kraft
Table 4.4. Emission Factors for Kraft Mill Lime Kilns and Calciners
Fuel
Residual oil
Distillate oil
Natural gas
Biogas
Emission (kg/TJ)
Kraft mill lime kilns
Kraft mill calciners
CO2
CH4
N2O
CO2
CH4
N2O
76.600
73.400
55.900
2,7
2,7
2,7
0
0
0
76.600
73.400
55.900
2,7
2,7
2,7
0,3
0,4
0,1
0
2,7
0
0
2,7
0,1
Source : NCASI, 2005, Carbon Dioxide emission from the
additional carbonate (make-up carbonates) in pulp mill
Although the CO2 released from burning of CaCO3
in the kiln and calcination, the carbon is separated from the
CaCO3 carbon biomass derived from wood and is not
included in total emission but are reported separately as
emission biomass. IPCC suggests emission factor 1.0 kg
Page 40 of 78
CH4/TJ and 1.1 kg CH4/TJ for oil and gas fuels,
respectively. IPCC recommended emission factors as in
Table 4.4.
4.3.1.b. CO2 emission from make up carbonates in Pulp
Plant.
Loss of natrium and calcium on the recovery system
is usually added to non-carbonate chemicals and use a
small amount of CaCO3 and Na2CO3. The content of
carbon in these chemicals is derived from fossil fuels. In
the calculation, it is assumed that the carbon of the
additional chemicals it releases CO2 from the lime kiln or
recovery furnace (recovery furnace). These emission are
estimated by assuming that all carbon in CaCO3 and
Na2CO3 is used in recovery and caustization released into
the atmosphere.
Conversion factors to estimate emission of fossilCO2 out of the use of additional (make-up) CaCO3 and
Na2CO3 in pulp mills are shown in Table 4.5.
Table 4.5. Emission from Calcium Carbonate and
Sodium Carbonate Make-up in the Pulp Mill
Source
Emission Factor
Pulp mill make-up CaCO3
440 kg CO2/t CaCO3
Pulp mill make-up Na2CO3
415 kg CO2/t Na2CO3
Source: NCASI, 2005
4.3.2. Methane (CH4) dan Nitrous oxide (N2O)
Methane Emission (CH4) and nitrogen (N2O) from
fossil fuel combustion are usually very small compared to
CO2 emission. Companies will often use Table 1 to see that
the emission of Methane (CH4) and nitrogen oxide (N2O)
Page 41 of 78
from fossil fuel burning is insignificant compared with CO2
emission.
Estimated emission of Methane (CH4) and nitrogen
oxide (N2O) usually will include the selection of the most
appropriate emission factor by fuel and type of combustion
unit. Usually for the combustion of fossil fuels such as in
boilers, emission factors recommended by data is the fuel
used in the factory, data set by the government, and data
from other sources such as the IPCC
CH4 and N2O emission factor according to the IPCC
for the calculation of emission from all combustion sources
are presented in Table 4.6.
Table 4.6. CH4 and N2O Emission Factors for Stationary
Combustion (IPCC)
N2O Emission
CH4 Emission Factors
Fuel
Factors
(kg/TJ)
(kg/TJ)
Coal
10
1.4
Natural gas
Oil
Wood/wood
residuals
Source: NCASI, 2005
5
2
0.1
0.6
30
4
CH4 and N2O emission factor according to the IPCC
for estimating emission based on fuel and technology
information in detail is shown in Table 4.7. Emission factors
for CH4 and N2O good according to the IPCC is based on
uncontrolled
emission.
Page 42 of 78
Table 4.7. CH4 and N2O Emission Factors for boiler in industry (IPCC)
Fuel
Technology
Configuration
Kg CH4/TJ
Overfeed stoker boilers
Bituminous coal
1.0
Overfeed stoker boilers
Sub-bituminous coal
1.0
Underfeed stoker boilers
Bituminous coal
14
Underfeed stoker boilers
Sub-bituminous coal
14
Bituminous coal
Bituminous coal
Bituminous coal
Bituminous coal
Bituminous coal
Sub-bituminous coal
Anthracite
Residual oil
Distillate oil
Natural gas
Natural gas
Natural gas
Natural gas
Natural gas
Pulverized
Pulverized
Pulverized
Spreader stoker
Fluidized bed
Fluidized bed
Boiler
Turbine
Int. comb. engine
Int. comb. engine
Int. comb. engine
Dry bottom, wall fired
Dry bottom, tang.fired
Wet bottom
2-cycle lean burn
4-cycle lean burn
4-cycle rich burn
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
01
Page 43 of 78
4.3.3. Calculation of Emission from Fossil Fuel Combustion
Calculation of CO2 emission from burning fossil fuels
is based on the amount of energy in consumed (Ek) and the
CO2 emission factor is calculated by the following equation:
CO2 emission (ton CO2/yr) = (Ek) (FECO2)
= Q x ρ x NCV x FECO2
= m x NCV x FECO2...Equation (1)
where :
Ek
= amount energy consumed (TJ/yr)
m
= amount fuel burned (kg/yr)
Q
= amount fuel burned (m3/yr)
ρ
= Density of fuel (kg/m3)
NCVfuel = Net Calorific Value (NCV) of fuel
(TJ/kiloton)
FECO2 = Emission Factor of CO2 gas (Ton CO2/TJ)
While calculation CH4 and N2O emission of result of
fossil fuel burning is based on the amount of energy
consumed (Ek), emission factor of CH4, emission factor of
N2O and Global Warming Potential (GWP) for CH4 gas that is
21 and N2O gas that is 310 (Table 1.1) calculated by the
following equations :
CH4 emission (ton CH4/yr) = (Ek) (FECH4)....…… Equation (2)
CH4 emission (ton CO2 eq./yr) = (Ek) (FECH4) (GWPCH4)
……………………………...…………………………… Equation (3)
where:
FECH4
= Emission Factor of CH4 gas (Ton CO2/TJ)
(GWPCH4) = 21 CO2
Page 44 of 78
N2O emission (ton N2O/yr) = (Ek) (FEN2O)…… Equation (4)
N2O emission (ton CO2 eq./yr) = (Ek) (FEN2O)(GWPN2O)
…..........................................………………………… Equation (5)
where:
FEN2O
= Emission Factor of CO2 gas (Ton
CO2/TJ)
(GWPN2O) = 310 CO2
Total of GHG emission (ton CO2/yr)
= CO2 emission + CH4 emission + N2O emission
……………………………………………………..Equation (6)
Examples Calculation:
Example No.1.
A mill uses natural gas in a small boiler and in several
infrared dryers. The mill’s records indicate that over a year’s
time, it used 17 million standard cubic meters of natural gas.
The mill decides to estimate the emission from overall
natural gas consumption instead of attempting to separate
boiler emission from the infrared dryer emission. The mill
does not know the carbon content of its gas supply, but the
IPCC emission factor is 55.9 metric tons CO2/TJ (after
correcting for 0.5% unoxidized carbon). The mill uses the
CH4 and N2O emission factors from Table 4 (5 kg CH4/TJ
and 0.1 kg N2O/TJ). The mill estimates the heating value of
the natural gas to be 52 TJ/kiloton and the density to be
0.673 kg/standard cubic meter.
The annual emission are estimated as follows :
= Q x ρ x NCV x FECO2
Page 45 of 78
Ek = (17 x 106 m3 gas/yr) (0.673 kg/m3) (52 TJ/kiloton)
= 595 TJ/yr
CO2 emission (ton CO2/yr) = (595 TJ/yr) (55.9 ton CO2/TJ)
= 33,300 ton CO2/yr
CH4 emission (ton CH4/yr) = (Ek) (FECH4)
= (595 TJ /yr) (5 kg CH4/TJ)
= 2,975 kg CH4/yr
= 2.975 ton CH4/yr
CH4 emission (ton CO2 eq./yr)
= {CH4 emission (ton CH4/yr)} (GWPCH4)
= (2.975 ton CH4/yr) (21)
= 62.5 ton CO2-eq./yr
N2O emission (ton N2O/yr) = (Ek) (FEN2O)
= (595 TJ/y) (0.1 kg N2O/TJ )
= 59.5 kg N2O/yr
= 0.06 ton N2O/yr
N2O emission (ton CO2 eq./yr)
= {N2O emission (ton N2O/yr)} (GWPN2O)
= (0.06 ton N2O/yr) (310)
= 18 ton CO2-eq./yr
Total of GHG emission
= 33,300 + 62.5 + 18 = 33,381 ton CO2-eq./yr
Example No 2.
The boiler produces 350,000 kg steam per hour
(about 770,000 pounds/hr). Over a year’s time, the mill’s
records indicate that the boiler consumed 370,000 tons of
Page 46 of 78
coal having a higher heating value, on average, of 13,000
Btu GCV/lb.
Case 1: CO2 emission based on carbon content of fuel
The mill has information on the carbon content of the coal
being burned in the boiler (80.1% carbon, by weight). The
mill decides that the default IPCC correction for unburned
carbon in coal-fired boilers (2% unburned carbon) is
appropriate. The mill decides to use the IPCC emission
factors for CH4 and N2O from Table 4.7. The IPCC emission
factors for dry bottom, wall fired boilers burning pulverized
bituminous coal are 0.7 kg CH4/TJ and 1.6 kg N2O/TJ . The
mill applies the usual assumption that the NCV for coal is 5%
lower than the GCV.
The annual emission of CO2, CH4, and N2O are estimated as
follows.
CO2 emission (ton CO2/yr)
= (m) (carbon content in coal) (1 - % unburned carbon) (MW
CO2/MW carbon)
= (370,000 tons coal/y) (0.801 Ton carbon / Ton coal) (0.98
Ton carbon burned) (44 Ton CO2 / 12 Ton carbon)
= 1,065,000 ton CO2/yr
CH4 emission (ton CH4./yr)
= (Ek) (FECH4) = {(m) (NCV)} (FECH4)
= (370,000 tons coal/yr) (2,000 lbs/ton)(13,000 Btu
GCV/lb)(0.95 NCV/GCV)(1,055 J/Btu) (1TJ/1012J) (0.7 kg
CH4/TJ)
= 6.75 x 103 kg CH4/y
= 6.75 ton CH4/yr
Page 47 of 78
CH4 emission (ton CO2 eq./yr)
= (6.75 ton CH4/y )(21)
=142 ton CO2-eq./yr
N2O emission (ton N2O/yr)
= (Ek) (FEN2O) = {(m) (NCV)} (FEN2O)
= (370,000 tons coal/yr)(2,000 lbs/ton)(13,000 Btu
GCV/lb)(0.95 NCV/GCV)(1,055 J/Btu) (1TJ/1012J) (1.6 kg
N2O/TJ )
= 15.4 ton N2O/yr
N2O emission (ton CO2 eq./yr)
= (15.4 ton N2O/yr) (310) = 4,780 ton CO2-eq./yr
Total of GHG emission = 1,065,000 + 142 + 4,780
= 1.070.000 ton CO2-eq./yr
Case 2: CO2 emission based on emission factors
In this case the mill does not have information on the
carbon content of the coal being burned in the boiler. The
IPCC emission factor for CO2 is 94.6 ton CO2/TJ NCV. The
mill decides that the default IPCC correction for unburned
carbon in coal-fired boilers (2% unburned carbon) is
appropriate.
Uncorrected CO2 emission:
= m x NCV x FECO2
= 370.000 tons coal/yr (2.000 lb/1 ton) (13.000 Btu GCV/lb)
(0,95 NCV/GCV)(1,055 J/Btu) (1TJ/1012J) (94,6 ton CO2 /TJ
NCV) = 912 x 103 ton CO2/yr
Page 48 of 78
Corrected CO2 emission for 2% unburned carbon
= (912 x 103 ton CO2/yr) (1 – 0,02)
= 894 x 103 ton CO2/yr
CH4 emission (ton CH4/yr)
= (Ek) (FECH4) = (m x NCV)(FECH4)
= (370.000 tons coal/yr) (2.000 lb/1 ton) (13.000 Btu GCV/lb)
(0,95 NCV/GCV) (1.055 J/Btu) (1TJ/1012J) (0,7 kg CH4/TJ
NCV) = 6.750 kg CH4/yr
= 6,75 ton CH4/yr
CH4 emission (ton CO2-eq./yr)
= {CH4 emission (ton CH4/th)} (GWPCH4)
= (6,75 ton CH4/yr ) (21) = 142 ton CO2-eq./yr
N2O emission (ton N2O/yr)
= (Ek) (FEN2O) = (m x NCV)(FEN2O)
= (370.000 ton coal/yr) (2.000 lb/1 ton) (13.000 Btu GCV/lb)
(0,95 NCV) (1.055 J/Btu) (1TJ/1012J) (1,6 kg N2O/TJ NCV)
= 15,4 ton N2O/yr
N2O emission (ton CO2-eq./yr)
= {N2O emission (ton N2O/th)} (GWPN2O)
= (15,4 ton N2O/yr ) (310)
= 4.780 ton CO2-eq./yr
Total of GHG emisions = 894.000 + 142 + 4.780
= 898.922 ton CO2-eq./yr
Example No. 3.
A 1000 ton/day Kraft mill has a single gas-fired lime
kiln. The mill’s records indicate that it used 28.6 x 106 pounds
of gas last year with a typical heat content of 21,000 Btu
GCV/lb and a density of 0.77 kg/m3. The IPCC CO2
Page 49 of 78
emission factor for natural gas from boilers could be used for
lime kilns since the CO2 emission are a function only of gas
composition. The IPCC CO2 emission factor for natural gas
is 55.9 t CO2/TJ (after correcting for 0.5% un-oxidized
carbon). For CH4, the mill decides to use the only available
emission factor for Kraft mill lime kilns (2.7 kg CH4/TJ) and
assumes that N2O emission are negligible based on the
IPCC discussion of temperatures needed to generate N2O.
The kiln’s GHG emission are estimated as follows.
CO2 emission (ton CO2/yr)
= (Ek) (FECO2) = m x NCV x FECO2
= (28.6 x 106 lb gas/yr) (21,000 Btu GCV/lb)(0.9 NCV/GCV)
(1.055 x 10-6 GJ/Btu) (55.9 ton CO2/TJ)
= 31,900 ton CO2/yr
CH4 emission (ton CH4/yr)
= (Ek) (FECH4) = (m x NCV)(FECH4)
= (28.6 x 106 lb gas/yr) (21,000 Btu GCV/lb)(0.9 NCV/GCV)
(1.055 x 10-6 GJ/Btu) (2.7 kg CH4/TJ)
= 1,540 kg CH4/yr
= (1,540 kg CH4/yr ) (21)
= 32 ton CO2-eq.
N2O emission:
Based on IPCC’s analysis, generation of N2O in the
combustion process of lime kiln is insignificant.
Total of GHG emission
= 31,900 + 32 + 0 = 31,900 CO2-eq./yr
Example No.4.
A 2000 tpd Kraft mill determined from mill records
that it uses about 7000 tons CaCO3 a year as make-up in the
Page 50 of 78
causticizing area (make-up rate of about 2% for this mill).
This CaCO3 is from a source where carbonate would be
expected to be fossil (not biomass) in origin. The emission
are estimated as follows.
CO2 emission (ton/y) = Mu x FECaCO3
where:
Mu
= the amount of make-up rate of CaCO3 (ton/yr)
FECaCO3 = Emission Factor of CaCO3 (CO2/ton CaCO3)
CO2 emission (ton/yr)
= (7,000 ton CaCO3/yr) (440 kg CO2/ton CaCO3)
= 3,080,000 kg CO2/yr
= 3,080 ton CO2/yr
4.4.
Emission from burning biomass fuel
4.4.1. Carbon Dioxide Emission
Many pulp and paper industry generates more
than half its energy needs from biomass fuels recovered of
industrial waste and process flow. CO2 is produced when
biomass burning is not included in total emission but are
reported as additional information.
Fuels, including biomass based on the IPCC are as
follows:
 Wood and wood waste
 Charcoal
 livestock manure
 waste and agricultural residues
 industrial and domestic solid waste
 Bagasse
 Bio-alcohol
Page 51 of 78
 Black Liquor
 Landfill Gas
 Gas mud
Carbon dioxide emission from burning peat enters into the
calculation of total GHG emission.
4.4.2. CH4 and N2O Emission
Although the CO2 from burning biomass does not
include emission, but emission of CH4 and N2O from biomass
burning are sometimes included because these gases do not
participate in the process of recirculation of CO2 in the
atmosphere. Therefore, the calculation tool is created to help
estimate emission of these gases. When companies have
specific data that represents for CH4 and N2O emission
estimates, then the calculation should use the data. Except
when required to use emission factors are available. Table
4.8 shows the factors for CH4 and N2O emission from
burning of biomass from various sources.
Page 52 of 78
Table 4.8. Emission Factors for CH4 and N2O from Biomass Combustion
kg
Kg
Emission Factor Description
Reference
CH4/TJ N2O/TJ
Wood waste-fired boilers
Wood, wood waste, and other biomass and Wastes
30
4
Uncontrolled emission from wood-fired stoker boilers
15
-
Average for wood residue combustion
Average for circulating fluidized bed boilers burning peat
or bark
Average for bubbling fluidized bed boilers burning peat or
bark
Pre-1980 wood residue-fired stoker boilers sampled
ahead of control devices
Pre-1980 wood residue-fired stoker boilers sampled after
wet scrubber
Wood fired boiler
Wood as fuel
9.5
5.9
USEPA 2001
1
8.8
Fortum 2001
2
<2
Fortum 2001
8.2
-
NCASI 1980
2,7
-
NCASI 1985
41
24
3.1
3.4
Wood waste
30
12
5
4
1.4 –
75
Median emission factors for wood waste
1 - 40
JPA 2002
AEA Tech. 2001
Swedish EPA 2004
EEA 2004
Recovery furnaces
Page 53 of 78
Table 4.8. Emission Factors for CH4 and N2O from Biomass Combustion (continuation)
kg
Kg
Emission Factor Description
Reference
CH4/TJ N2O/TJ
Recovery furnace
<1
<1
Fortum 2001
Recovery furnace –black liquor
2.5
JPA 2002
Black liquor
30
5
Swedish EPA2004
Median emission factors for black liquor
2.5
2
1–
1 –17.7
EEA 2004
21.4
Page 54 of 78
4.4.2.1. The burning of biomass fuels and fossil mixture in
the boiler
NCASI suggested for the calculation of fuel burning
biomass and fossil mixture in the boiler, estimated from the
total heat input to the boiler and CH4 and N2O emission
factor for biomass.
Example No.5
A mill has a 250,000 kg steam/hour (550,000
pound/hr) circulating fluidized bed (CFB) bark boiler. In a
year, the boiler burns approximately 6.9 x 106 GJ of bark
and 0.8 x 106 GJ of residual fuel oil. Because the boiler
receives supplemental fossil fuel, it is necessary to
estimate the CO2 from the fossil fuel use and the CH4 and
N2O emission based on the total firing rate. The mill
decides to use the IPCC emission factor for residual oil
(76.6 ton CO2/TJ, after correcting for 1% unoxidized
carbon) and to estimate CH4 and N2O emission based on
the total firing rate and the emission factors developed by
Fortum on CFB boilers. The average emission factors
found by Fortum, shown in Table 4.8 are 1 kg CH4/TJ and
8,8 kg N2O/TJ.
CO2 emission from fosil fuel = (Ek) (FECO2)
= (0.8 x 106 GJ/yr) (1 TJ/1,000 GJ) (76.6 ton CO2/TJ)
= 61,300 ton CO2/yr
CH4 emission (ton CH4/yr) = (Ek) (FECH4)
Ek = total heat input = (6.9 x 106 GJ/yr) + (0.8 x 106 GJ/yr)
= 7.7 x 106 GJ/yr = 7.7 x 103 TJ/yr
= 7.7 x 103 TJ/yr x 1 kg CH4/TJ
= 7.700 kg CH4/yr = 7.7 ton CH4/yr
Page 55 of 78
= (7.7 ton CH4/yr) (21)
= 162 ton CO2-eq./yr.
N2O emission (ton N2O/yr) = (Ek) (FEN2O)
Ek = total heat input = 7.7 x 103 TJ/yr
= 7.7 x 103 TJ/yr x 8.8 kg N2O/TJ
= 67,800 kg N2O/yr = 67.8 ton N2O/yr
N2O emission (ton CO2-eq./yr)
= (67.8 ton N2O/yr) (310)
= 21,000 ton CO2-eq./yr
CO2 eq. total emission = 61,300 + 162 + 21,000
= 82,500 ton CO2-eq./yr
4.5. Emission associated with electricity imports
Consumption power or steam (hot water) purchased
from other companies that used for plant operations
including indirect emission into the formation. The company
is also advisable to calculate these indirect emissions and
report them separately from direct emission.
4.5.1. Electricity Imports
Calculation of GHG emission from electricity
purchased under the emission factor of the power producer
and reported in the CO2-eq. Companies have to calculate
all the indirect emission from the activities of the production
process of the electricity purchased.
Page 56 of 78
Example No.6:
A paper mill purchases 300 TJ of electrical power (83,300
MWh) in a year’s time. The average emission factor got
from producer of electricity power is 0.991 kg CO2 eq./kWh.
The indirect emission associated with the purchased power
are estimated as follows:
= 83,300 MWh/yr
= 83,3x106 kWh/yr
= (83.3 x106 kWh/yr)( 0,.91 kg CO2eq./kWh)
= 82.6x106 kg CO2eq./yr
= 82,600 ton CO2eq./yr.
Page 57 of 78
CHAPTER V
GREENHOUSE GAS EMISSION FROM THE
ENVIRONMENTAL MANAGEMENT
5.1. Carbon Emission Calculation Method of the Process
Gas landfill
Calculation of greenhouse gases produced from
landfill gas which is essentially derived from the collection
system and combustion gases, including CH4 emission
resulting from microbial activity are oxidized to CO2.
Similarly, emission of CO, CH4, and N2O, which is the
result of fuel combustion blower drive or from the entire
construction operation of existing equipment, and flare
system including computed. CO2 gas emitted from landfills
is not included in the calculation of GHG, it is because that
the CO2 gas produced in landfills the first is derived from
biogenic sources, so CO2 emission will not increase the
concentration of CO2 in the atmosphere. While CH4
emission released from the cover or derived from the valve
or seal leakage is not accounted for CH4 emission are
almost non-existent. Leakage could be an addition or a
subtraction in the calculation of greenhouse gas emission.
Underlying this concept is only of the main activities that
can produce the effect in the determination of the
replacement of losses by the project. For this performance
standard leaks are as restrictions on the change-transfer
activity of relevance to gas emission.
Monitoring the activities of collecting and burning
landfill gas is by direct measurement. Measurement of gas
volume and concentration of CH4 were done at the end of
the gas stream leading to the flare. For the GHG offset
Page 58 of 78
projects on existing landfills and combustion gas collecting
system, the monitoring should be conducted separately
from systems that are already available.
Method for monitoring the destruction of methane in
landfills could be made directly to the two measurable
parameters:
1. The rate of gas flow leading to the burner
2. The content of CH4 in the gas flow
There is an instrument used to perform routine
monthly monitoring of the gas flow meter and the
composition of the gas meter. Data obtained to calculate
the CH4 gas is burned for a month by using the following
equation:
where :
- V = total volume flow (Cfm)
- t = periods of time
measurement (min)
- C = CH4 concentration in gas
flow (%)
- 0,99 = destruction efficiency
- 0,0422 = lb CH4/scf (at 60ºF)
- 0,454/1000 = conversion factor
(lb/ton)
- T = gas temperature (ºR)
- P = gas pressure (atm)
Calculation of greenhouse gases in an activity is
used as a basis for estimating the extent of its potential to
cause climate change. Factors referred to as Global
Warming potentials (GWPs) may be used to convert nonCO2 greenhouse gases into the amount of CO2. In the
Page 59 of 78
landfill activities, according to the Kyoto Protocols just CH4
emission is defined in the calculation of GHG, because CO2
from landfill is formed from the biomass carbon, whereas
N2O emission is assumed to be ignored because it is
relatively absent. Factors GWPs for CH4 emission was 21,
meaning that for every 1 gram of CH4 is equivalent to 21
grams of CO2. Estimates of landfill for its contribution as a
source of GHG is CO2 eqv = 3500 kg per ton of dry solid
waste. The estimated value is based upon assumptions as
follows:
- Waste that enter landfills containing 50% organic
carbon
- Organic is degraded into a gas by 50%
- Biogas is produced containing 50% CH4
- No gas CH4 is oxidized
- All matter in the atmospheric CH4
Basically, to calculate the CH4 released into the
atmosphere as a greenhouse gas, could be calculated
using the equation with the measured data obtained from
monitoring results in the field. The calculation for estimating
landfill emission that are distinguished on the landfill
without gas collection systems, and landfills are equipped
with gas collection system.
5.1.1 Landfill with gas collection system
Problems encountered in the calculation of this
system are the effectiveness of landfill gas collector system
is diverse and uncertain. It was reported that the gas
collection efficiency ranges from 60-85% (USEPA 1998d).
Nevertheless, this approach based on measured values of
the amount of gas collected. Therefore, this calculation is
feasible for some cases, estimate for the landfill industry in
Page 60 of 78
particular because of limited available data. Therefore, the
calculation of landfill that has a cover with a layer of low
permeability and is also equipped with gas collection
system and the construction and operation standards, the
rate of formation of methane gas could be calculated back
from:
a. Measurement of the amount of methane gas collected
b. Collection efficiency measurements
This calculation also assumes that all methane
captured and burned biomass is converted to CO2 so it
does not include the total GHG emission. By using the
assumptions, estimates of methane released into the
atmosphere could be calculated using the following
equation:
CH4 (m3/yr) released to the atmosphere =
[(REC / FRCOLL) * (1 – FRCOLL) * FRMETH * (1 – OX)] +
[REC * FRMETH * (1 – FRBURN)]
where:
REC
= amount of landfill gas collected,
determined on a site-specific basis (m3/yr)
FRCOLL
= fraction of generated landfill gas that is
collected, default is 0.75
FRMETH
= fraction of methane in landfill gas,
default is 0.5
OX
= fraction of methane oxidized in the surface
layer of the landfill, default is 0.1
FRBURN
= fraction of collected methane that is
burned, site-specific determination
Page 61 of 78
5.1.2 Landfills without gas collection system
In general, calculations of landfills are applied not
equipped with gas collection system, it could not be used
the previous calculation. The method used to estimate the
landfill gas at this is to approach a single order decay
model with parameter values derived from the pulp and
paper industry landfills. This approach could be used to
estimate CH4 emission from landfills active and non active.
Simplification of this approach is sufficient to be used
despite the fact that the number or types of waste in
landfills has changed significantly from year to year, or the
design and operation of landfills may change and may
affect significantly the production of methane gas or gas
release methane into atmosphere. Simplification approach
is by the following equation:
CH4 (m3/yr) generated from all waste in the landfill
= R L0 (e-kC – e-kT) .............Equation (5.1)
where:
R = average amount of waste sent to landfill per year
(ton/yr)
Lo = ultimate methane generation potential (m3/ ton waste)
k = methane generation rate constant (yr-1)
C = time since landfill stopped receiving waste (yr)
T = years since landfill opened (yr)
(Note: R and L0 could be in units of wet weight, dry weight,
degradable organic carbon, or other units but the units for
R and L0 must be the same)
Not all gas methane (CH4) generated from the
landfill and then released all into the atmosphere. To
estimate the release of CH4 into the atmosphere, you could
use the following equation:
Page 62 of 78
CH4 (m3/y) released =
[(CH4 generated–CH4 recovered)*(1–OX)] + [CH4 recovered*(1FRBURN)]
……………………………………Equation (5.2)
where:
CH4 generated = from Equation 5.1
CH4 recovered = amount of methane collected, sitespecific determination
OX = fraction oxidized in the surface layer of the landfill
before escaping, usually assumed to be
0.1
FRBURN = fraction of collected methane that is burned,
site-specific determination
If the landfill change significantly or if the landfill
design was changed so that some parameters could
substantially change, it takes more relevant approach,
among others to address these complex problems by
making an annual gas production modeling.
For the parameter values of Lo and k needed in the
Equation 1, these values vary greatly on each protocol
because it is only based on very little data. For situations
where the incoming waste landfills are the pulp and paper
industry sludge as the main source, then the value that
could be used for rate constant, k ranged from 0.01 to 0.1
per year, so for the Lo range between 50-200 m3 / ton .
Early indication is the amount of gas produced in landfills in
the forest products industry is smaller than the predictions
using parameter values developed from urban waste
(NCASI 1999). Based on this knowledge, it is
recommended for each industry has its own specific factor
Page 63 of 78
value based on land and waste respectively. The values
recommended are shown in Table 5.1.
Table. 5.1. Recommended Default Values for k and L0 for
Estimating Landfill Methane Emission
Parameter
Default Value
k
0,03 (year )
L0
100 m /Ton dry weight of waste
-1
3
5.1.3. Carbon Emission Calculation Method Gas
Incineration Process
The pulp and paper industries uses more than half
of the energy, it needs from biomass fuels results from the
waste recovery process. Energy obtained from biomass
could be derived from tree bark, sawdust, waste paper
reject waste, and other solid wastes including sludge
WWTP, which is then used for the production process. The
energy generated from biomass burning has a value equal
to the energy of atmospheric carbon dioxide is absorbed by
the plant during its growth period and converted into
organic compounds of carbon in biomass. When biomass
fuel burned, the CO2 emitted during the production process
and the combustion process is the amount of carbon
dioxide that has been absorbed during the growth of these
plants, therefore there is no contribution to the level of CO2
in the atmosphere. Carbon cycle is a closed cycle, because
new trees grow to absorb CO2 contained in the atmosphere
and maintain the formation of the carbon cycle. Therefore,
CO2 is produced when biomass fuel burned, are not
included in total emission.
Page 64 of 78
However, GHG protocol requires CO2 comes from
biomass are reported as additional information. It is an
approach that is generally determined by the United
Nations Framework Convention on Climate Change
(UNFCCC). Therefore, the good practice must be kept to
implementation, the results of GHG inventories using a
calculation does not include CO2 emission from burning
biomass. The calculation of CO2 derived from biomass to
be done, but it could be reported if required.
An increase or decrease in the amount of carbon
absorption by forests, calculated for a comprehensive
forest accounting system. It is the determination of the
general approach to national inventory by the UNFCCC.
International protocols in general, including the IPCC, have
adopted the results of the convention by the United Nations
(UN), which states that emission from biomass are not
added in the concentration of CO2 in the atmosphere. The
GHG protocol and some national reporting scheme, the
emission are required to estimated and reported, but
remains separate from the actual emission. These
calculations also provide the determining value of CO2, with
CO2 emission from biomass burning are reported
separately. The biomass emission information could help
companies in their report that aims to satisfy the rules such
as:
 To ensure understanding of rules in the overall energy
profile in the form of emission of GHG or non emission
of GHG.
 To provide awareness and understanding about how to
biomass fuel is produced and used in the pulp and paper
process
Page 65 of 78
Carbon
dioxide
emission
generated
from
incinerators are calculated based on the total content of
carbon in solid waste with a ratio of the components
contained in the mixed waste stream that is burned. The
incinerators is equipped with energy recovery which the
displacement of emission generated by thermal processes
from other processes. Emission displaced depend on the
value of waste heat, heat efficiency and recovered energy
(power) and factors of GHG released into atmosphere. The
calorific value for waste containing different types of
components is estimated by adding the individual
components proportionally in the waste stream.
Overall calculation emission are estimated with
thermal efficiency and emission factors. Overall thermal
efficiency of incinerators depends on proportion of heat that
could be recovered from fuel combustion, and amount of
energy used in units recovery services such as
transportation, air pollution control etc.
The result of burning solid waste mixed with
household waste heat recovery is obtained with an
efficiency of about 50% and if for power (power) efficiency
is only around 15-22%. Incinerator equipped with electrical
power installations mentioned above could generate
electricity 400-500 Kwh / ton of waste with an average
emission factor of 222 kg CO2/kwh. Whereas, in the form of
heat to produce 1,185 Kwh / ton of waste by a factor of 529
kg CO2/kWh emission.
In the assessment of energy obtained from
incineration of waste need to know the difference between
gross and net calorific value of waste burned. Gross
calorific value (GCV) is the theoretical maximum amount of
energy from the combustion of the total material that was
burned and completely to form CO2 and H2O vapor. This
Page 66 of 78
includes also the energy released by the oxidation of other
elements such as sulfur and nitrogen gases, which also
includes the energy carried by the residue or ash.
In practice not all of the energy according to be
recovered GCV. This is due to many forms of energy loss
in the system are:
 The content of inorganic components in the material
that is burned to form ash and residues with
differences in temperature and specific heat, to
remove heat from the incinerator.
 Moisture in the material will consume energy through
evaporation and condensation of steam into the form
of water is a form of heat loss.
Therefore a more appropriate parameter to estimate
the energy that could be recovered is to calculate the net
calorific value basis which has accounted for the potential
loss of heat.
5.1.4. Emission Calculation Method of the composting
process
Emission of greenhouse gases emitted from the
compost raw materials are carbon dioxide (biogenic gas)
and ammonia (from raw materials containing high
concentrations of nitrogen). But in some respects, NO2 and
methane gas are also detected.
In recent research results show that carbon dioxide
is the most significant gas is released from the composting
process. Carbon dioxide in the process of composting
organic material identified as biogenic gas (U.S. EPA,
1998). Therefore, it do not include in estimates of GHG
emission from composting facilities.
Page 67 of 78
Some of the research composting organic matter
from sludge of pulp and paper mills showed that emission
of carbon dioxide produced ranged from 182.6 to 193.2 kg
CO2/ton (49.8 to 52.7 kg carbon / ton) of fresh raw material
(Jackson and Line, 1997 in Valzano et al, 2001). Method of
calculation of biogenic carbon emission on the composting
process of organic materials (Jakobsen, (1994) in Valzano,
2001) are as follows:
1. Determine the weight of organic carbon in waste
2. Count the number of moles of CO2 formed from the
degradation of organic carbon per ton of waste
(assuming 100 m3 CO2/ton fresh raw materials at
temperature of 25oC), with the formula:
3.
Calculate the CO2 equivalent
= mol CO2 x 0.44 kg / mole
Sample Calculation:
Characteristics of the raw materials known:
 Total Carbon = 47,87%
 Volume = 75 m3
3
 Density = 537,9 kg/m
 Moisture = 71,4%
 Dry weight = 11,52 ton
Calculations :
Carbon weight = 11.52 x 0.4787 = 5.52 ton carbon
Fresh weight = 537.9 kg/m3 x 73 m3 = 40.34 ton
Calculation according to Jakobsen, (1994) in Valzano, 2001
Assumptions: 100 m3 release CO2 / ton of fresh raw
material (T = 25oC)
Page 68 of 78
Weight of CO2 = 44 g/mole
So the amount of CO2 equivalent per fresh raw material
= 4,157 x 0.044 x1 = 182 kg
5.1.5. Anaerobic digestion
Anaerobic digestion to produce biogas. Biogas is a
byproduct of decomposition of organic matter that could be
utilized as an alternative energy source. The composition of
biogas emission generally consist of 55-70% CH4; CO2 2745%, 0-3% N2, H2 0-1%; H2S <3%. During anaerobic
digestion, organic material is converted mainly into CH4,
CO2, NH3 and other gases and the formation of cell biology.
Based on the effects of GHGs, anaerobic digestion has two
types, such as:
 anaerobic digestion with biogas collector system
 anaerobic digestion without biogas collector system
Equivalent CO2 emission calculation methods are
as follows:
Of course, the total amount of carbon in waste
1. Calculate the total emission of methane gas that is
formed by organic matter carbon, using the following
equation:
Page 69 of 78
where :
 Coe is the amount of carbon available for formation of
biogas, (kg / kg waste)
 Co is the total amount of carbon (data from the
results of TOC analysis)
 T adalah temperature
 16 = Methane Molecular weight
 12= Carbon molecular weight
2. Calculate the CO2 emission equivalent = 21 x (A - B)
where :
A = amount of methane formed
B = the amount of methane gas which is used as
energy.
(source : http://www.anaerobic-digestion.com/html/how-tocalculate-greenhouse-ga.php)
When the methane gas from anaerobic treatment
operations are not collected and burned, it is necessary to
estimate the methane gas released into the atmosphere.
IPPC estimates suggest that methane gas released into the
atmosphere from anaerobic treatment or sludge digestion
systems are estimated using the following equation:
CH4 emission from anaerobic treatment (kg/yr) =
(OC x FE) – B
where :
OC
= BOD or COD of the feed to the anaerobic system
(kg/yr)
FE
= Emission factor, 0.25 kg CH4/kg CODfeed
or 0.6 kg CH4/kg BODfeed
B
= CH4 collected or burned
Page 70 of 78
Example calculation :
A recycle paperboard mill uses an anaerobic
treatment plant to treat wastewater containing 10,000 kg
COD/day. The mill operate this anaerobic treatment plant
for 300 day/yr.
Emission calculation :
OC
= 10,000 kg COD/day x 300 day/yr
= 3.000.000 kg COD/yr
CH4 generated = 3.000.000 kg COD/yr x 0.25 kg CH4/kg
COD = 750 ton CH4/yr
Using the value of GWP = 21, then the emission from
anaerobic treatment = 15,750 tons CO2eq./yr
Page 71 of 78
CHAPTER VI
CLOSING REMARKS
Indonesia has participated to ratification the Kyoto
Protocol through Law No. 17 of 2004 which committed to
reduce CO2 emission as a greenhouse gas potential.
Indonesia's GHG reduction target set at 26% with its own
funding and 41% through the assistance of international
donors. The Ministry of Industry in cooperation with UNDP
through its Indonesian Climate Change Trust Fund (ICCTF)
develope guidelines for carbon accounting for the pulp and
paper industry (Carbon Calculations Guidelines for Pulp
and Paper Industry) as the following up on this commitment
Indonesia is a source emitters in industrial sector
was ranked 4th, which including pulp and paper industry
because it includes high energy consuming industries. The
development of technology and high production capacity in
the pulp and paper industry, could provide opportunities for
energy savings all at once could reduce emission
significantly
Commitments related government energy use has
been declared by Government Regulation No. 70 of 2009
on Conservation of Energy which requires that user of
energy source equal to or greater than 6,000 tons of oil
equivalents (TOE) are required to conduct energy
conservation through energy management. As a form of
support for the commitment, the Ministry of Industry has
developed the Program for Energy Conservation and
Greenhouse Gas Emission Reduction in Industrial Sector in
2010-2020.
Page 72 of 78
To reduce the negative impacts of climate change
phenomena, it is necessary to calculate the amount of
carbon emission (CO2) from industrial activities. GHG
Protocol provides step-by-step guide for companies to
quantify and report emission. According to the GHG
Protocol, there are 3 basic steps to managing emission,
namely planning, calculation and reporting.
Calculation of carbon to the pulp and paper industry
includes several activities, among others:
- Identify the sources of emission in the process of making
pulp and paper
- Identify the sources of emission in the combustion
process
- Identify the sources of emission on environmental
management, and
- Method of calculating emission
The importance role of energy as a basic
requirement of sustainable development and also a source
of CO2 emission, the measurement and calculation of
carbon in industrial activity becomes very important.
Calculation results could be used as benchmarks to
determine the sustainability of industrial activities, beside
that the ability to calculate the carbon balance in the facing
of a new system of post-Kyoto Protocol carbon trading (in
2012) called the Clean Development Mechanism (CDM).
Page 73 of 78
REFERENCES
------------ 2007.”Carbon Dioxide Emission Reduction
Technologies and Measures in US Industrial Sector”
Center for Energy and Environmental Policy, Final
Report, Korea Environment Institute, February.
________ 1997., Energy efficiency Improvement and Cost
Saving opportunities for the Pulp and Paper Industry”,
Environmental Energy Technologies Division,
Adams, Terry N., 1997. “Kraft Recovery Boilers”, Tappi
Press, Atlanta, 1997
Franqois, A. 2001. “ Guide for Computing CO2 emission
Related to Energy Use” Research Scientist, CANMET
Energy Diversification research Laboratory.
Gavrilescu, D. 2008. “Energy from Biomass in Pulp and
Paper” Environmental Engineering and Management
Journal, September/October 2008, Vol.7.No.5, 537546.
Gielen, D.; Tam,C. 2006. “Energy Use, Technologies and
CO2 Emission in the Pulp and Paper Industry”
WBCSD, IEA, Paris, 9 October 2006.
Green, R.P., and G. Hough, 1992.“Chemical Recovery in
The Alkaline Pulping Processes”, Third edition, Tappi
Press, Atlanta.
ICFPA, 2005, Version 1.1 July 8, “Calculation Tools for
Estimating Greenhouse Gas Emission from Pulp and
Paper Mills” NCASI-USA
Johan Gullichsen, Hannu Paulapuro., 1998. “Papermaking
Science and Technology” Published in Cooperation
with the Finnish Paper Engineers' Association and
TAPPI, Helsinki,
Kilponen, L., P. Ahtila., J. Parpala., Matti Pihko.,2000
“Improvement of Pulp Mill Energy Efficiency in An
Page 74 of 78
Integrated Pulp and Paper Mill”, Publication of the
Laboratory of Energy Economics and Power Plant
Engineering, Helsinki University of Technology,
Lawrence, E.O., 2009. “Energy efficiency Improvement and
Cost Saving opportunities for the Pulp and Paper
Industry” Environmental Energy Technologies
Division, US Environmental Protection Agency.
“NCASI, 2005. Calculation Tools for Estimating
Greenhouse Gas Emission from Pulp and paper
Mills. Research Triangle Park.NC.USA.
NCASI-IFC, 2009. A Calculation Tool for Characterizing the
Emission from the Forest Products Value Chain,
Including Forest Carbon.
Stultz, S.C., and J.B. Kitto., 2000. “Steam / Its Generation
and Use”. The Babcock & Wilcox Company
Tomas, R.A. 2009. “Allocation of GHG Emission in a Paper
Mill an Application Tool to Reduce Emission”
Universitat de Girona, ISBN: 978-84-692-5159-1
US EPA 2008. Climate Leaders Greenhouse Gas Inventory
Protocol Offset Project Methology for landfill methane
collection and combustion. Climate Protection
Partnerships
Division.
Tersedia
pada
http:/www.epa.gov/climateleaders/resources/optionalmodule.html
US EPA, 2010. “Available and Emerging Technologies for
Reducing Greenhouse Gas Emission from the Pulp
and Paper Manufacturing Industry” October’
Valzano. F; Jackson M., Campbell A.; 2001. Greenhouse
Gas Emission from Composting Facilities. ROU. The
Ubiversiy of New South Wales. Australia.
Worrell, E.; Martin, N. 2000.“Opportunities to Improve
Energy Efficiency in the U.S. pulp and Paper
Industry” Ernest Orlando Lawrence, Berkely National
Page 75 of 78
Laboratory Udgata, T. 2005. “Global Warming and
Paper Industries Roles”, W&F Snippet, Vol.9 Issue 7.
Page 76 of 78
APPENDIX
CONVERSION TABLE FOR ENERGY UNITS
Page 77 of 78
Page 78 of 78

Untitled - Asosiasi Pulp dan Kertas Indonesia

Transcription

Similar documents

Climate Zone Map of San Francisco

Towards to MRV in Indonesian Transport Sector

Processi di autodefinizione - DADA Rivista di Antropologia post

KONSERVASI HUTAN GAMBUT BERBAK

Program of Oral Presentations - Fédération Française pour les

da pubblicare on line - AMS Tesi di Laurea

Panduan Ilmiah untuk Skeptisisme Pemanasan

PAES definitivo - comune di villarosa

Kajian Emisi Gas Rumah Kaca

jericho - Valeo Service