Abstrak
Produksi
susu memberikan contoh elemen dari trade-off yang berkelanjutan dan
terjadi di suatu sistem. Disisi yang lain produksi susu merupakan bagian
penting dari gaya hidup manusia, tetapi produksi susu juga bertanggung jawab
terhadap emisi yang mengakibatkan gas efek rumah kaca dan polutan lainnya. Pada
kasus ini aspek lingkungan pada produksi susu di Iran diinvestigasi menggunakan
pendekatan life-cycle. Terdapat tiga sub-sistem dalam kasus ini yaitu,
produksi pakan, peternakan susu, dan perusahaan susu yang kemudian diperhitungkan
untuk menemukan bagaimana dan dimana produksi susu pasteurisasi akan lebih
ramah lingkungan dan efisien terhadap penggunaan energi. Hasilnya membuktikan
bahwa tahap produksi pakan adalah area utama pada produksi susu pasteurisasi
dalam hal konsumsi energi, beban lingkungan, dan ekonomi. Biaya produksi
terbesar berasal dari pakan ternak sebanyak 43% dan merupakan bagian dari
proses produksi pakan. Konsumsi energi terbesar dari produksi susu murni adalah
alfalfa (30,3%), konsentrat (24%), jerami (17,8%), dan jagung (10,9%) untuk
sapi, kemudian bahan bakar diesel (6,6%), dan konsumsi listrik (5,6%). Potensi
pemanasan global dari produksi 1000kg susu murni di peternakan diestimasikan
sebanyak 457kg Co2. Maka, lebih dari 69% dari total dampak proses pengolahan
susu berasal dari 2 tahap sebelumnya (produksi pakan dan peternakan) dimana
tahap produksi pakan memiliki bagian besar dalam beban lingkungan.
Goal and Scope Definition
Tujuan
studi ini adalah mengidentifikasi sumber polusi utama dari seluruh siklus produksi
susu di Iran mulai awal hingga masuk ke proses di pabrik dan hingga siap untuk
dipasarkan.
Ruang
lingkup penelitian diasumsikan sebagai pembuat keputusan agrikultural seperti
petani yang peduli terhadap produksi keberlanjutan dan tertarik terhadap
pengurangan emisi dan biaya. Sehingga ruang lingkup penelitian meliputi tiga
tahap dalam produksi yaitu, produksi pakan, peternakan susu, dan perusahaan
susu.
Produksi
pakan dipilih karena segi ekonomi dari produksi pakan berasal dari peternakan
dan perkembang biakkan hewan.
Tahap
produksi susu dipilih karena seluruh peternakan susu dianggap secara mekanis
maupun semi-mekanis dan juga melakukan penggemuka terhadap ternak.
Perusahaan
susu yang dipilih ialah perusahaan Shabnam Kalaleh dengan kapasitas 30 tons per
hari. Perusahaan ini dianggap sebagai pilot plan karena mencakup seluruh
aktivitas di pabrik modern.
Pada
studi kasus ini Functional Unit dari 1000kg susu pasteurisasi di
perusahaan susu digunakan untuk memenuhi input dalam setiap sub-sistem dan
output yang yang meninggalkan sub-sistem.
Life Cycle Inventory
Persediaan
dalam life cycle dilakukan untuk mengukur input dan output untuk setiap
sub-sistem. Tahap ini dianggap penting karena setiap urutan tahap mempengaruhi
outcome dari tahap utama.
Proses
produksi pakan
Untuk
produksi pakan domestik termasuk butir gandum dan jerami, butir barley dan
jerami, alfalfa dan silase jagung.
Untuk
produksi pakan impor termasuk biji katun, biji jagung dan kedelai.
Pada
segi agrikultur menghasilkan emisi untuk udara, tanah, dan air yang
diestimasikan berupa NH3 atau amonia. NH3 diperkirakan berasal dari pupuk kimia
dengan rumus sebagi berikut :
Dimana
NH3 sebagai emisi amonia setelah pemakaian pupuk mineral.
Efa
dan Efb adalah faktor emisi untuk tanah dengan pH rendah dan pH tinggi
P
adalah pecahan untuk pH rendah (%)
Emisi
logam berat terhadap tanah pertanian, permukaan air, dan air tanah juga
diperhitungkan. Emisi logam berat yang diperhitungkan adalah kadmium, krom,
timbal, merkuri, nikel, dan seng.
Pada
tahap peternakan susu, yang termasuk dalam emisi adalah CH4 (metana). Metana
berasal dari fermentasi enterik dan manajemen pupuk yang disertai emisi N2O
dari manajemen pupuk (secara langsung dan tidak langsung) dan manajemen tanah
(secara langsung dan tidak langsung). Hal tersebut diambil atas dasar konsumsi
pakan hewan dan untuk menghitung emisi yang berasal dari peternakan susu.
Emisi
metana yang berasal dari fermentasi enterik dihitung dengan rumus sebagai
berikut :
EF
merepresentasikan faktor emisi (kgCH4/kepala/tahun)
GE
adalah seluruh asupan energy (MJ/kepala/hari)
Ym
adalah faktor konversi untuk methan (persentase seluruh energi dalam pakan yang
dikonversikan ke methan, disarankan 5,5%)
Sedangkan
emisi metana dari manajemen pakan dihitung dengan rumus sebagai berikut :
EF
merepresentasukan emisi metana setiap tahun (kgCH4/kepala/tahun)
VS
padatan volatil yang diekskresikan setiap hari (kg material kering/hewan/hari)
diperkirakan 2,67 kg/hewan/hari.
B
merepresentasikan kapasitas produksi methan (m3 metana/kg dari VS yang
diekskresikan)
MCF
adalah faktor konversi methan untuk sistem manajemen pupuk.
Manajemen
pupuk pada peternakan susu menyebabkan nitrifikasi dan denitrifikasi nitrogen
dan menyebabkan emisi dari N2O. Penguapan nitrogen adalah sumber tidak langsung
N2O. Diasumsikan bahwa sistem manajemen pupuk di semua peternakan susu
menggunakan pemadatan. Maksudnya adalah pupuk disimpan untuk beberapa bulan
sehingga membentuk stack yang nanti akan digunakan dalam produksi tanaman.
Untuk
sub-sistem ketiga yaitu pabrik susu, direpresentasikan pada tabel 3. Pada tabel
3 tidak termasuk tanaman impor dan yang digunakan pada produksi susu seperti
biji jagung, biji katun, dan kedelai. Berikut adalah tabel 3 :
Life Cycle Impact Analysis
Pada tahap ini dibedakan menjadi tahap wajib dan
opsional. Tahap wajib berupa pemilihan kategori dampak, klasifikasi,
karakterisasi. Sedangkan untuk tahap opsional berupa normalisasi, grouping, dan
pembobotan. Pemilihan kategori dampak harus secara menyeluruh mencakup isu
lingkungan yang menyangkut dengan sistem produk yang sedang dipelajari, dan
mempertimbangkan tujuan dan ruang lingkup studi. Dengan demikian diantara
berbagai metode, IMPACT 2002+ merupakan metode paling tepat untuk mengubah
hasil dari LCI kedalam kategori dampak. IMPACT 2002+ merupakan kombinasi dari
IMPACT 2002, Eco-Indicator 99, CML, dan IPPC. IMPACT 2002+ dirasa paling tepat
karena dapat mencakup berbagai kategori dampak dan kerusakan.
Sensitivity Analysis
Merupakan suatu faktor tidak tentu yang
ada di setiap studi LCA dan dapat mempengaruhi hasil akhir. Ketidaktentuan ini
merupakan hasil dari metode pendekatan dan asumsi yang dikembangkan dalam model
LCA. Dalam dua sub sistem awal, produksi pakan dan peternakan susu, harus
dilakukan pembagian antara co-products. Analisis pada peternakan susu
menurut Iternational Dairy Federation (IDF) harus dibedakan emisi antara susu
dan daging. Sedangkan untuk pekan ternak IDF menyarankan pembagian berdasarkan
segi ekonomi.
Analisis sensitivitas dibuat untuk
untuk menunjukkan bagaimana hasilnya akan berubah apabila metode yang dilakukan
juga diubah. Analisis sensitivitas dibuat dengan berdasarkan global warming
potential (GWP), ozone layer depletion (OLD), dan acidification
potential (AP). Berikut adalah metode penilaian dampak yang dinilai dan
dibandingkan :
a. Impact 2002+ , merupakan skenario dasar
dan kombinasi IMPACT 2002, eco-indicator 99, CML, dan IPCC.
b. CML 2 baseline 2000 (skenario 1), sebuah
metode LCA yang dikembangkan oleh Center of
c. Environmental Science of Leiden
University (CML) di Belanda.
d. Eco Indicator 99 (Skenario 2),
dikembangkan berdasarkan program Dutch NOH.
e. EDP 2013 (skenario 3), biasa digunakan
untuk kreasi Environmental Product Declarations.
Untuk
identifikasi berapa banyak energi dari berbagai sumber energi yang digunakan
untuk memproduksi susu pasteurisasi, berikut persamaannya :
Sedangkan
untuk evaluasi segi ekonomi untuk variable costs dan fixed costs berikut
persamaannya :
Interpretation
Hasil
LCA
Gambar
di atas menunjukkan kategori dampak disetiap input yang berkontribusi. Setiap
kategori dampak dievaluasi lebih lanjut untuk mendapatkan persentase setiap
input yang mempengaruhinya.
Gambar
di atas menunjukkan perbandingan kategori dampak untuk ketiga tahap. Total
emisi langsung terhadap lingkungan selama seluruh proses produksi susu dan
rantai proses berjalan disebut “on-system emissions”. On-system emission
terdapat pada produksi susu pabrik dengan dipengaruhi dua proses sebelumnya.
On-system emission harus diperhatikan karena dapat menjadi pengaruh yang
signifikan dalam kategori dampak yang lebih sensitif.
Tahap
pertama yaitu produksi pakan memiliki kontribusi penting pada kategori dampak
seperti, karsinogen, non karsinogen, respiratory inorganics,
ekotoksisitas air, ekotoksisitas terestrial, asamterestrial/nutri, penggunaan
tanah, pengasaman air, dan eutrofikasi air. Kebutuhan akan pakan ternak
menjadikan produksi pakan merupakan titik utama dalam produksi susu selama
masih ada produksi tanaman di dalamnya. Pada kategori dampak global warming,
produksi pakan dan on-system emissions merupakan kontributor penting dalam
produksi susu murni. Metana dan N2O merupakan emisi yang mendominasi di tahap
produksi susu.
Berdasarkan
gambar di atas kegiatan produksi dan penggunaan mesin pertanian dapat mempengaruhi
seluruh kategori dampak karena peternakan susu dalam studi kasus sangat mekanis
dan menggunakan banyak mesin. Untuk mengetahui secara spesifik bahwa produksi
papan memiliki dampak yang besar, maka dilakukan analisis yang berbeda untuk
setiap tanaman. Hasil dari analisis menyatakan bahwa on-system emissions,
listrik, dan bahan bakar diesel memegang proporsi besar dalam beberapa kategori
dampak. berikut adalah hasil analisis pada tanaman :
On-system
emissions terhadap udara, tanah dan air berasal dari pemakaian pupuk kimia dan
pembakaran bahan bakar diesel pada mesin pertanian merupakan faktor yang
mendominasi seluruh kategori dampak. CO2 yang berasal dari pembakaran mesin
pertanian dan penggunaanurea merupakan kontributor tertinggi terhadap on-system
emissions dan diikuti oleh N2O yang berasal dari pembuangan traktor.
Berikut
adalah grafik yang menunjukkan kategori kerusakan untuk produksi 1000kg susu
murni dan susu pasteurisasi :
Metode
Impact 2002+ membagi dampak per unit emisi berdasarkan seluruh substansi dari
setiap kategori secara spesifik. Emisi proses pengolahan susu seperti NO2, NO,
amonia, dan belerang merupakan kontributor tertinggi dalam merusak kesehatan
manusia. Sedangkan amonia, NO2 dan partikel merupakan kontributor signifikan
atas kesehatan manusia yang berasal dari produksi susu murni. Kategori
kerusakan dapat diketahui dengan dua indikasi yaitu energi non-renewable
dan ekstraksi mineral. Berdasarkan hasil di atas dapat disimpulkan bahwa
produksi pakan adalah penyebab utama dari kerusakan yang terjadi berdasarkan
produksi susu pasteurisasi. Oleh karena itu pengembangan performa dalam
produksi tanaman akan menjadikan proses produksi susu pasteurisasi lebih baik.
Hasil
dari Analisis Sensitivitas
Analisis
dilakukan menggunakan Skenario 1 dengan alokasi economic plus biophysical untuk
membagi beban lingkungan antara butir gandum dan jerami, butir barley dan
jerami dalam tahap produksi pakan, dan antara susu dan daging dalam tahap
peternakan susu.
Gambar
di atas menunjukkan bahwa penggunaan secara masal dapat menghasilkan tingkat
emisi yang tinggi terhadap sistem yang sedang diperhitungkan.
Gambar
di atas menunjukkan bahwa kategori kerusakan yang ditimbulkan produksi pakan
dengan menggunakan dua pendekatan merupakan awal dari kepunahan manusia.
Berdasarkan kedua grafik di atas, dapat disimpulkan bahwa penggunaan yang
berlebihan pada studi yang hampir sama, terutama pada tahap peternakan susu,
metode yang digunakan dapat menimbulkan dampak lingkungan yang lebih besar.
Penggunaan nilai ekonomi pada analisis sensitivitas dirasa tidak sesuai karena
harga daging dan susu tidak stabil sehingga dapat menimbulkan hasil yang tidak
relevan.
Tabel di atas menunjukkan hasil LCA
dengan metode penilaian dampak pada produksi 1000kg susu pasteurisasi.
Sedangkan untuk susu murni di peternakan susu nilai GWP sekitar 457 hingga 731
dan nilai tersebut mengalami kenaikan dari penelitian sebelumnya. Analisis
sensitivitas ini memungkinkan untuk dijadikan perbandingan dengan studi yang
dilakukan di bagian dunia yang lain. Di berbagai metode alokasi yang di gunakan
peneliti, didapatkan 0,73 hingga 1,4 kg CO2/kg susu murni. Sedangkan pada
metode CML dengan alokasi masal didapatkan 0,73 kg CO2kg susu murni di
peternakan susu dan pada metode alokasi volumetrik didapatkan nilai 0,201 kg
CO2/ kg susu cair. Hasil yang berbeda-beda tersebut dapat dipengaruhi oleh
batasan sistem, kondisi geografik, pengolahan peternakan, sumber data dan
faktor karakteristik tertentu. Nilai AP pada tabel 5 mengalami kenaikan dari
penelitian sebelumnya sedangkan nilai ODP juga meningkat dari penelitian
sebelumnya.
Analisis
energi dari produksi susu pasteurisasi menunjukkan bahwa 40% dari total energy
dikonsumsi dari produksi susu murni, 13,2% untuk mesin elektrik padaproses
pengolahan susu di pabrik susu, dan 7,8% untuk bahan bakar diesel. Detail
analisis juga menunjukkan bahwa total pemakaian energi sebesar7507,7 MJ
digunakan pada tahap proses pengolahan susu. LCA mengindikasi bahwa perhitungan
konsumsi energi terletak pada produk akhir di pabrik susu. Hal ini juga
ditunjukkan bahwa rasio energi sebesar 0,79 mengalami peningkatan dari
sebelumnya yaitu 0,26.
Indikasi
ekonomi pada produksi susu pasteurisasai menunjukkan bahwa produksi susu murni
memiliki bagian besar dari total cost sebesar 64,6%, diikuti botol PET sebesar
17,8%, dan biaya overhead sebesar 4,5%. Analisis lebih detail menunjukkan bahwa
pada tahap peternakan susu, pakan hewan memiliki bagian besar terhadap total
biaya produksi sebesar 67,8%.
Discussion
Berdasarkan
temuan-temuan di atas didapatkan bahwa produksipakan merupakan hot spot
terhadap penggunaan energi, bidang ekonomi, dan dampak lingkungan pada proses
produksi susu pasteurisasi di Iran. Pada studi ini juga diklaim bahwa harga
tinggi dari produk susu dan harga dari pakan ternak. Sehingga dari sudut
pandang sustainability, perlu dipertimbangkan mengenai penggunaan energi,
ekonomi, dan dampak lingkungan untuk tahap produksi pakan yang lebih baik.
Sejak
pupuk kimia menjadi sebab utama dari konsumsi energi tahap produksi pakan, maka
akan lebih sesuai apabila digunakan pupuk yang sesuai dengan kebutuhan tanaman
serta memperhatikan kemampuan pupuk menyebar untuk penggunaan lebih optimal.
Untuk optimasi penggunaan bahan bakar diesel, petani harus diedukasi mengenai
memilih mesin yang baik beserta penggunaan yang sesuai. Petani juga harus
waspada terhadap pemakaian listrik yang berlebihan.
Conclusions
Pada
studi ini dilakukan pemeriksaan mulai dari keseimbangan energi, sudut pandang
ekonomi dan lingkungan. LCA digunakan mulai dengan batasan sistem cradle-to-milk
untuk mengidentifikasi konsumsi energi, emisi lingkungan, dan biaya ekonomi
dari produksi susu pasteursasi Iran serta untuk memberikan saran sehingga lebih
ramah lingkungan dan biaya rendah. Bagian terbesar dari total biaya produksi
adalah 43% untuk pakan ternak yang merupakan tahap dalam produksi pakan.
Berdasarkan temuan pada studi ini, maka diberikan beberapa rekomendasi :
a. Untuk mengurangi efek negatif terhadap
lingkungan, maka disarankan untuk memakai pupuk organik.
b. Untuk
irigasi yang masih tradisional, disarankan untuk mengaplikasikan metode yang
lebih baru dan efisien.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar