Dengan memikirkan kembali apa yang terjadi pada sisa makanan setelah meninggalkan piring kita, para peneliti yang dipimpin oleh HKUST menunjukkan bahwa mengirimkan limbah makanan basah melalui saluran pembuangan kota dapat mengurangi emisi dan menghemat uang. Kerangka kerja baru mereka dapat membentuk kembali cara kota-kota besar di seluruh dunia menangani limbah makanan.
Sisa sup, mi lembek, dan sisa sayuran mungkin tidak terlihat seperti solusi iklim. Namun, sebuah studi baru dari Universitas Sains dan Teknologi Hong Kong (HKUST), yang dilakukan bekerja sama dengan Universitas Sains dan Teknologi Huazhong, menunjukkan bahwa di banyak kota besar, sisa makanan basah tersebut dapat membantu mengurangi gas rumah kaca dan menurunkan biaya pengelolaan sampah jika dibuang ke saluran pembuangan daripada ke tempat pembuangan sampah.
Dengan menganalisis data dari 29 kota besar di seluruh dunia, termasuk Hong Kong, Beijing, dan New York, tim peneliti menemukan bahwa menggiling limbah makanan dan mengalirkannya ke sistem pembuangan limbah dapat lebih efektif daripada hanya mengandalkan tempat pembuangan sampah di tempat-tempat di mana limbah makanan sangat basah.
Temuan mereka, diterbitkan dalam jurnal Kota Alam, menunjukkan sebuah faktor yang secara mengejutkan ampuh bagi para pemimpin kota: seberapa banyak kelembapan yang terkandung dalam aliran limbah makanan.
Sebagian besar kota masih bergantung pada penimbunan atau pembakaran sampah untuk menangani limbah makanan, meskipun populasi perkotaan terus bertambah dan volume sampah meningkat. Ini menjadi masalah karena limbah makanan mengandung banyak air, yang membuatnya mahal untuk dikumpulkan dan diangkut serta kurang efisien untuk dibakar. Di tempat pembuangan sampah, makanan yang membusuk juga merupakan sumber utama metana, gas rumah kaca yang kuat. Di Amerika Serikat, limbah makanan saja menyumbang lebih dari setengah emisi metana dari tempat pembuangan sampah.
Tim peneliti, yang dipimpin oleh profesor jurusan teknik sipil dan lingkungan HKUST, Chen Guanghao, peneliti pascadoktoral Guo Hongxiao, dan mahasiswa doktoral Zou Xu, berupaya untuk memikirkan kembali sistem ini.
Mereka mengumpulkan data terperinci tentang komposisi limbah makanan, produksi air limbah, penggunaan energi, dan biaya pengolahan dari kota-kota di seluruh dunia. Kemudian, mereka membangun kerangka analitis baru, yang disebut model Urban Biowaste Flux (UBF), untuk membandingkan berbagai cara penanganan limbah makanan.
Salah satu temuan kunci mereka adalah bahwa faktor terpenting untuk efisiensi pengolahan bukanlah seberapa banyak sampah makanan yang dihasilkan suatu kota atau jenis makanan apa yang dibuangnya, tetapi seberapa basah sampah tersebut.
Kandungan air yang lebih tinggi dikaitkan dengan biaya pengolahan yang lebih tinggi dan emisi yang lebih tinggi ketika limbah makanan ditangani secara terpisah melalui tempat pembuangan sampah atau insinerator. Sebaliknya, ketika limbah makanan basah digiling, dialirkan ke jaringan pembuangan air limbah, dan diolah bersama dengan air limbah, sistem secara keseluruhan di banyak kota menjadi lebih murah dan lebih bersih.
Dengan menggunakan kerangka kerja UBF, tim tersebut mengidentifikasi ambang batas sekitar 46.8 kilogram per orang per tahun untuk kadar air limbah makanan. Di atas level tersebut, sistem terpadu yang mengalihkan sisa makanan ke saluran pembuangan dan menggabungkannya dengan penimbunan atau pembakaran cenderung lebih murah daripada memisahkan limbah makanan dan air limbah sepenuhnya.
Ambang batas tersebut penting bagi kota-kota di mana pola makan banyak menggunakan bahan-bahan segar, sup, dan kaldu, seperti Hong Kong, Beijing, dan Seoul. Kebiasaan makan ini menghasilkan limbah makanan yang lebih basah, yang sangat tidak efisien untuk diangkut ke tempat pembuangan sampah.
Di Hong Kong, para peneliti menemukan bahwa pemasangan mesin penggiling limbah makanan dan peralihan ke sistem terpadu akan meningkatkan biaya operasional tahunan untuk pengolahan air limbah dan lumpur, tetapi peningkatan tersebut akan lebih dari diimbangi oleh penurunan tajam dalam pengeluaran untuk tempat pembuangan sampah. Secara keseluruhan, mereka memperkirakan bahwa total biaya pengelolaan limbah Hong Kong, termasuk biaya modal, operasional, dan penggiling, akan turun sekitar 11%.
Manfaat iklimnya bahkan lebih besar. Untuk Hong Kong, studi ini menunjukkan bahwa pengolahan terpadu dapat mengurangi emisi gas rumah kaca langsung dan tidak langsung hingga hampir 47%.
Menurut Zou, pekerjaan pengambilan sampel terperinci yang dilakukan tim di Hong Kong membantu menjelaskan mengapa pergeseran tersebut masuk akal di sana.
“Dengan mengambil Hong Kong sebagai contoh, analisis kami terhadap sampel limbah makanan dan air limbah menunjukkan bahwa limbah makanan menyumbang 57.78% dari total kebutuhan oksigen kimia yang masuk ke sistem pengolahan limbah hayati. Ini menunjukkan mengapa kita harus memikirkan kembali bagaimana limbah makanan dikelola,” kata Zou dalam siaran pers. “Model UBF menawarkan alat analisis yang efektif untuk kota-kota dengan beban kelembaban limbah makanan yang tinggi seperti Hong Kong.”
Kebutuhan oksigen kimia (COD) adalah ukuran standar untuk mengukur seberapa banyak bahan organik yang terdapat dalam air limbah. Jika lebih dari setengah beban tersebut berasal dari limbah makanan, seperti di Hong Kong, maka mengalirkan bahan tersebut melalui sistem yang dirancang untuk memulihkan energi dari bahan organik dapat menjadi peluang besar.
Di banyak instalasi pengolahan air limbah, peluang itu datang melalui pencernaan anaerobik, sebuah proses di mana mikroba menguraikan limbah organik tanpa adanya oksigen untuk menghasilkan biogas, yang dapat digunakan sebagai bahan bakar.
Guo mencatat bahwa beberapa kota sudah bergerak ke arah ini, terutama di Amerika Utara.
“Dibandingkan dengan pengumpulan dan pembuangan sampah secara terpisah yang tradisional, sistem terpadu dapat mengurangi emisi gas rumah kaca sebesar 24% hingga 88% di berbagai kota. Sekitar setengah dari seluruh sampah makanan di AS sudah dikelola melalui metode ini, tetapi masih jarang diterapkan di Asia,” kata Guo dalam siaran pers tersebut. “Model UBF membantu kota-kota seperti Hong Kong mengidentifikasi pendekatan yang lebih efisien dan berkelanjutan untuk pengelolaan sampah makanan.”
Analisis global studi ini menunjukkan bahwa potensi tersebut tersebar luas.
“Penggunaan sistem air limbah untuk mengolah limbah makanan basah, bersama dengan pencernaan anaerobik, memungkinkan lumpur digunakan sebagai bahan bakar, dan panas yang dihasilkan selama pembakaran dapat dimanfaatkan untuk pembangkitan listrik. Studi kami menunjukkan bahwa di antara 29 kota di seluruh dunia, 27 kota akan mengurangi konsumsi energi tahunan per kapita sekitar 20.6%, dan 26 kota akan mengurangi emisi gas rumah kaca per kapita sekitar 22.6% jika pengolahan terpadu diterapkan,” tambah Chen. “Tentu saja, kota-kota berbeda, dan tidak semuanya cocok dengan model yang sama. Tetapi bagi kota-kota dengan beban kelembaban limbah makanan yang tinggi dan biaya pengolahan limbah padat yang tinggi, pengolahan terpadu adalah jalan yang praktis ke depan. Kami berharap penelitian ini memberikan landasan ilmiah bagi kota-kota untuk merumuskan strategi yang lebih tepat untuk pengelolaan limbah makanan.”
Penelitian ini tidak menyarankan bahwa setiap kota harus segera mulai membuang semua sampah makanan ke saluran pembuangan. Infrastruktur lokal, peraturan, jenis perumahan, dan perilaku masyarakat semuanya penting. Beberapa kota mungkin lebih baik memperluas pengomposan atau meningkatkan penangkapan gas TPA, terutama di daerah di mana sampah makanan relatif kering.
Namun, kerangka kerja UBF memberi para perencana cara untuk mengukur pertimbangan untung rugi dan merancang sistem yang sesuai dengan kondisi spesifik kota mereka, daripada mengandalkan solusi yang berlaku untuk semua.
Bagi mahasiswa dan profesional muda yang tertarik pada keberlanjutan, studi ini mengingatkan bahwa solusi iklim dapat ditemukan di tempat-tempat yang tak terduga, termasuk wastafel dapur dan pipa saluran pembuangan. Studi ini juga menunjukkan bagaimana data dan pemikiran sistem dapat mengubah masalah yang berantakan seperti limbah makanan menjadi peluang untuk menghemat uang, mengurangi emisi, dan memulihkan energi.
Saat kota-kota di seluruh dunia mencari cara praktis untuk mencapai tujuan iklim sambil melayani populasi yang terus bert增长, pesan dari tim yang dipimpin HKUST ini sangat jelas: dalam kondisi yang tepat, sisa-sisa kemarin dapat membantu memberi daya pada kota-kota rendah karbon di masa depan.