BAB III. METODOLOGI PENELITIAN A. KERANGKA PEMIKIRAN Peningkatan luas lahan perkebunan kelapa sawit telah mampu meningkatkan kuantitas produksi minyak sawit mentah dan minyak inti sawit dan menempatkan Indonesia sebagai negara dengan luasan lahan perkebunan kelapa sawit terbesar di dunia. Namun di sisi lain, kuantitas limbah pabrik kelapa sawit (PKS) yang dihasilkan dari proses pengolahan tandan buah segar (TBS) di PKS juga ikut meningkat. Hal ini membuat resiko pencemaran lingkungan yang dapat ditimbulkan oleh limbah PKS akan meningkat apabila limbah PKS tidak ditangani secara tepat dan optimal. Bobot limbah PKS yang harus dibuang ke lingkungan sebagai badan penerima akan semakin bertambah. Limbah PKS terdiri dari limbah padat, limbah cair dan limbah gas. Limbah gas umumnya telah ditangani di areal PKS sebelum dibuang ke lingkungan. Limbah padat terdiri dari cangkang, serabut dan tandan kosong. Cangkang dan serabut umumnya digunakan sebagai bahan bakar boiler atau dijual kepada pihak lain, sementara tandan kosong dimanfaatkan di lahan perkebunan sebagai mulsa. Kandungan biomassa di dalam limbah padat yang dapat terurai secara alami membuat resiko pencemarannya terhadap lingkungan sangat kecil. Limbah cair harus diolah terlebih dahulu sebelum dibuang ke lingkungan karena kandungan bahanbahan organik di dalamnya yang berpotensi tinggi untuk mencemari lingkungan. Umumnya, limbah cair yang telah terolah dimanfaatkan untuk air irigasi dan penambah nutrisi tanah di lahan perkebunan. Selain itu, apabila telah memenuhi baku mutu limbah cair PKS yang telah ditetapkan pemerintah, maka limbah cair PKS dapat dibuang ke badan penerima seperti sungai dan danau. Saat ini telah banyak dikembangkan berbagai metode penanganan limbah PKS. Penanganan limbah di sini mencakup metode pengolahan dan metode pemanfaatan limbah PKS. Limbah PKS tidak hanya diolah hingga memenuhi baku mutu yang ditetapkan atau dimanfaatkan sekedarnya saja sehingga terkesan tidak memiliki potensi pemanfaatan yang menonjol. Berbagai metode yang dikembangkan telah dapat mengolah limbah PKS dan menghasilkan produk yang dapat dimanfaatkan lebih lanjut terutama oleh pihak PKS sendiri, misalnya pengolahan limbah cair PKS 47
menghasilkan biogas yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi di PKS dan tandan kosong kelapa sawit dapat diolah menjadi pupuk kompos yang dapat diaplikasikan di lahan perkebunan sebagai pengganti pupuk anorganik yang harganya semakin mahal. Namun, metode-metode penanganan limbah PKS yang telah dikembangkan belum terlalu dilirik oleh pihak industri kelapa sawit untuk diterapkan di PKS yang mereka kelola. Hal ini karena umumnya metode-metode yang dikembangkan tersebut memerlukan biaya penerapan yang relatif besar sehingga mereka masih menerapkan metode-metode konvensional seperti metode kolam stabilisasi untuk mengolah limbah cair PKS. Di lain hal, banyaknya metode penanganan limbah PKS yang tersedia membuat pihak industri kelapa sawit perlu mempertimbangkan berbagai faktor agar apabila mereka dapat memilih dan menerapkan metode penanganan limbah PKS yang sesuai dengan kondisi perusahaan dan tujuan penanganan limbah yang ingin dicapai. Suatu sistem penunjang keputusan dicoba dikembangkan dengan harapan dapat digunakan sebagai alat bantu bagi pihak industri kelapa sawit pada proses pengambilan keputusan dalam pemilihan metode penanganan limbah PKS yang akan diterapkan. Sistem yang dibangun berupa sistem penunjang keputusan untuk optimalisasi pemanfaatan limbah PKS. Melalui sistem ini juga diharapkan pihak industri kelapa sawit dapat mengetahui nilai-nilai keuntungan yang dapat diperoleh dari berbagai metode penanganan limbah PKS sehingga nilai penerapan suatu metode penanganan limbah PKS tidak hanya dilihat dari biaya penerapannya saja tetapi juga dilihat dari nilai manfaat yang akan diperoleh nantinya. Sebagai awalan, dilakukan pendekatan sistem untuk mengetahui berbagai faktor yang berpengaruh terhadap pengambilan keputusan dalam pemilihan metode pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS serta tujuan yang ingin dicapai dari optimalisasi pemanfaatan limbah PKS. Kemudian dilakukan tahapan analisis biaya terhadap metode penanganan limbah PKS yang akan dikaji. Selanjutnya, dirumuskan persamaan-persamaan optimasi yang merepresentasikan kondisi sumberdaya perusahaan dan tujuan penanganan limbah PKS yang ingin dicapai. Teknik optimasi yang digunakan dalam model SPK ini adalah metode goal programming yang dikombinasikan dengan metode analytical hierarchy process (AHP). Metode goal 48
programming dapat menangani masalah alokasi optimal atau kombinasi optimum dari beberapa masalah yang bertolak belakang. Dengan demikian, keputusan yang diambil merupakan hasil yang memuaskan dari berbagai alternatif yang ditawarkan. Metode AHP merupakan suatu analisis yang dapat dipakai dalam pengambilan keputusan untuk memahami kondisi suatu sistem dan membantu melakukan prediksi dalam pengambilan keputusan, yang pada penelitian ini digunakan sebagai pemberi bobot prioritas (peluang keterpilihan) dari metode-metode pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS yang dipertimbangkan. Kedua metode tersebut digunakan untuk merumuskan fungsi-fungsi optimasi yang akan dihitung sehingga dapat menghasilkan nilai-nilai optimal untuk menentukan metode pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS yang direkomendasikan untuk diterapkan. Diagram alir kerangka pemikiran penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.1. B. PENDEKATAN SISTEM Pendekatan sistem adalah suatu cara untuk memecahkan masalah yang dimulai dengan dilakukannya identifikasi terhadap adanya sejumlah kebutuhan. Identifikasi terhadap kebutuhan-kebutuhan kemudian menghasilkan suatu operasi dari sistem. Operasi tersebut dianggap efektif dan efisien, dimana kemungkinan akan dilakukannya pendefinisan kembali dari penentuan suatu gugus kebutuhan yang dapat diterima (Eriyatno, 1998). Metode penyelesaian masalah dengan pendekatan sistem disajikan pada Gambar 3.2. 1. Analisis Kebutuhan Analisis kebutuhan merupakan permulaan pengkajian dari suatu sistem. Analisis kebutuhan selalu menyangkut pada interaksi antara respon yang timbul dari seorang pengambil keputusan terhadap jalannya sistem. Pada tahap analisis kebutuhan, dapat ditentukan komponen-komponen yang berpengaruh dan berperan dalam sistem. Komponen-komponen tersebut mempunyai kebutuhan yang berbeda-beda sesuai dengan tujuannya masing-masing dan saling berinteraksi satu sama lain serta berpengaruh terhadap keseluruhan sistem yang ada (Marimin, 2004). Analisis kebutuhan menunjukkan hal-hal utama yang diharapkan aktor-aktor atau pelaku sistem (stakeholders) yang berperan dan berpengaruh di dalam sistem. Menurut Mailinton (2007), dalam sistem penanganan limbah PKS, stakeholders yang 49
terkait di dalamnya yaitu pemerintah, pihak perkebunan dan industri kelapa sawit atau PKS, balai penelitian dan pengembangan (litbang) serta perguruan tinggi serta masyarakat dan lembaga swadaya. Hasil analisis kebutuhan dalam sistem penanganan limbah PKS disajikan pada Tabel 3.1. Perkembangan industri kelapa sawit Lahan perkebunan kelapa sawit meningkat Produksi TBS meningkat Perkembangan Iptek Metode pengolahan & pemanfaatan limbah PKS Kapasitas olah PKS meningkat Kuantitas limbah PKS meningkat Penentuan metode pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS untuk diterapkan Pengembangan Sistem Penunjang Keputusan (SPK) sebagai alat bantu Analisis faktor-faktor yang berpengaruh Pengembangan persamaan optimasi dengan metode matematika Pemodelan SPK optimalisasi pemanfaatan limbah PKS Tujuan optimalisasi pemanfaatan limbah PKS : Biaya pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS yang minimal Tingkat pencemaran limbah PKS yang minimal Keuntungan pemanfaatan limbah PKS yang maksimal Sistem Penunjang Keputusan Optimalisasi Pemanfaatan Limbah Pabrik Kelapa Sawit Gambar 3.1 Diagram alir kerangka pemikiran penelitian 50
Mulai A Analisis Kebutuhan Formulasi Permasalahan Identifikasi Sistem Pemodelan Sistem Tidak Sesuai Ya Implementasi Evaluasi Model Pembuatan Program Komputer Verifikasi Model A Tidak Sesuai Ya Selesai Gambar 3.2 Metodologi penyelesaian masalah dengan pendekatan sistem (Manestch dan Park (1977) dalam Rohman (2007)) 2. Formulasi Permasalahan Formulasi permasalahan merupakan tahapan untuk merumuskan permasalahan yang dihadapi stakeholders berdasarkan kebutuhan-kebutuhan yang telah dianalisis. Berdasarkan hasil analisis kebutuhan yang kemudian dibandingkan dengan kondisi penanganan limbah PKS yang umum diterapkan saat ini, maka permasalahanpermasalahan yang muncul dapat ditelaah yaitu sebagai berikut : a. Perkembangan industri kelapa sawit saat ini, selain meningkatkan produksi TBS dan CPO, juga akan meningkatkan kuantitas limbah PKS yang dihasilkan. Apabila limbah PKS tersebut tidak ditangani dengan teknologi penanganan limbah yang efektif dan optimal, maka akan meningkatkan kuantitas pencemaran lingkungan yang terjadi di sekitar PKS. b. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang penanganan limbah PKS yang terus mengalami kemajuan. Perkembangan tersebut telah menghasilkan berbagai metode pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS yang layak untuk diterapkan. Oleh karena itu, pihak industri kelapa sawit perlu melakukan pertimbangan terlebih dahulu agar dapat memilih metode penanganan limbah PKS 51
yang sesuai dengan kondisi dan kebutuhan dari industri kelapa sawit yang bersangkutan. Tabel 3.1 Analisis kebutuhan stakeholders sistem penanganan limbah PKS No. Pelaku Kebutuhan Pelaku Sistem Sistem 1 Pemerintah pusat & Kesejahteraan masyarakat Peningkatan devisa negara daerah Pemanfaatan sumber daya lingkungan secara optimal & tidak terjadi pencemaran 2 Pabrik kelapa sawit Keamanan investasi Biaya pengelolaan limbah rendah Peraturan atau regulasi yang jelas Sarana atau prasarana (teknologi) yang tepat & memadai Profit yang tinggi 3 Perguruan tinggi & litbang Mampu memberikan masukan untuk diaplikasikan oleh industri kelapa sawit Adanya network antara akademisi dengan dunia usaha & pemerintah 4 Masyarakat & lembaga swadaya Tidak terjadi konflik sosial Kepercayaan atau dukungan masyarakat Infrastruktur penanganan limbah yang memadai Proses & produk yang ramah lingkungan Aksesibilitas informasi & data Dukungan lembaga donor c. Keterbatasan dari segi modal, sarana dan prasarana, sumberdaya manusia yang berkompeten dan teknologi informasi yang memadai dalam pelaksanaan kegiatan pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS yang efektif dan optimal. d. Peraturan perundangan-undangan di bidang lingkungan hidup, khususnya mengenai pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS, masih belum dilaksanakan dengan baik oleh pihak industri kelapa sawit. 52
3. Identifikasi Sistem Identifikasi sistem dilakukan dengan mempelajari hubungan antara pernyataan kebutuhan dengan pernyataan khusus dari permasalahan yang harus dipecahkan untuk memenuhi kebutuhan sistem yang ditelaah yang dapat dijabarkan dalam bentuk diagram sebab-akibat dan diagram input-output. Diagram sebab-akibat menggambarkan keterkaitan antara komponen dan aktivitas yang saling mempengaruhi. Diagram sebab-akibat tersebut disajikan pada Gambar 3.3. Diagram input-output menggambarkan skema identifikasi yang berdasarkan pada masukan dan keluaran dari model yang dikembangkan. Input terdiri dari input lingkungan dan input yang berasal dari sistem, sedangkan output terdiri dari output yang dikehendaki dan output yang tidak dikehendaki. Diagram input-output tersebut disajikan pada Gambar 3.4. Gambar 3.3 Diagram lingkar sebab-akibat sistem penunjang keputusan untuk optimalisasi pemanfaatan limbah PKS 53
Input tak Terkendali Jenis dan karakteristik limbah PKS Kualitas limbah PKS Kondisi lahan perkebunan Input Lingkungan Kebijakan pemerintah Kondisi sumber daya alam & lingkungan Perkembangan penelitian & IPTEK Output Dikehendaki Minimasi pencemaran lingkungan Biaya penanganan & pemanfaatan limbah PKS yang rendah Keuntungan maksimum Kuantitas limbah yang minimum Limbah termanfaatkan Model Sistem Penunjang Keputusan untuk Optimalisasi Pemanfaatan Limbah Pabrik Kelapa Sawit Input Terkendali Teknologi pengolahan & pemanfaatan limbah PKS Biaya pengolahan & pemanfaatan limbah PKS Sarana & prasarana Kuantitas limbah PKS Kapasitas produksi PKS Kebutuhan energi PKS Output tak Dikehendaki Tingkat pencemaran lingkungan yang tinggi Biaya penanganan & pemanfaatan limbah PKS yang tinggi Limbah tidak dapat dimanfaatkan Keuntungan yang diperoleh minimum Manajemen Penanganan Limbah Gambar 3.4 Diagram input output sistem penunjang keputusan untuk optimalisasi pemanfaatan limbah PKS C. TATA LAKSANA Diagram Tata laksana penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.5. Berikut penjelasan dari tata laksana penelitian yang dilakukan : 54
Mulai Analisis kebutuhan Formulasi Permasalahan Studi pustaka dan Expert Survey Penentuan tujuan pelaksanaan penanganan limbah PKS Pembuatan kuesioner Data hasil Penentuan pakar Metode pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS Pengisian kuesioner oleh pakar Pemanfaatan hasil pengolahan limbah PKS secara langsung Pemanfaatan hasil pengolahan limbah PKS secara tidak langsung Data hasil Cukup Analisis biaya pengolahan dan pemanfaatan Analisis keuntungan yang diperoleh dari pemanfaatan Pemodelan sistem Cukup Implementasi Formulasi persamaan untuk optimalisasi penanganan limbah PKS dengan metode Goal Programming Sesuai Verifikasi dan uji coba model Sistem Penunjang Keputusan Optimalisasi Pemanfaatan Limbah Pabrik Kelapa Sawit Sesuai Gambar 3.5 Diagram tata laksana penelitian 55
1. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April 2009 sampai dengan bulan Pebruari 2010. Penelitian ini dilaksanakan di beberapa tempat, yaitu : a. Pihak pemerintah, yaitu Subdit pengelolaan lingkungan, Direktorat pengolahan hasil pertanian (PPHP), Departemen Pertanian, untuk memperoleh informasi mengenai metode pengolahan dan pemanfaatan limbah pabrik kelapa sawit. b. Pihak Penelitian dan Pengembangan (Litbang), yaitu Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia dan Lembaga Riset Perkebunan Indonesia (LRPI), untuk memperoleh informasi mengenai metode pengolahan dan pemanfaatan limbah pabrik kelapa sawit. 2. Jenis dan Sumber Data Jenis data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data primer dan data sekunder yang berupa data kualitatif dan kuantitatif. Data primer meliputi data hasil wawancara dengan pakar yang terlibat dalam perumusan permasalahan sistem ini, yaitu data kuesioner hasil wawancara untuk menentukan prioritas tujuan dari optimalisasi pengolahan dan pemanfaatan limbah pabrik kelapa sawit. Data sekunder diperoleh melalui studi pustaka yang meliputi data komponen analisis biaya, data profil perusahaan dan data hasil penelitian mengenai metode pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS yang dilakukan oleh Balai Litbang. 3. Metode Pengumpulan Data Pengumpulan data yang dibutuhkan pada penelitian ini dilakukan melalui metode sebagai berikut : a. Studi pustaka Studi pustaka dilakukan untuk memperoleh data dan informasi mengenai metode pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS serta peraturan-peraturan pemerintah yang berkaitan di dalamnya. Studi pustaka dilakukan beberapa tempat, yaitu : Subdit pengelolaan lingkungan, Ditjen PPHP, Departemen Pertanian Perpustakaan Lembaga Riset Perkebunan Indonesia (LRPI) Perpustakaan LSI IPB Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia 56
Hasil penelitian, jurnal dan literatur lainnya. b. Obervasi Observasi dilakukan untuk memperoleh informasi mengenai proses pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS yang dilakukan. c. Wawancara Wawancara dilakukan dengan pakar yang berkaitan dengan sistem pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS, pihak pemerintah dalam hal ini adalah Departemen Pertanian dan pihak lembaga penelitian dalam hal ini adalah pihak Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia. Wawancara dilakukan dalam penentuan prioritas tujuan dari optimalisasi pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS dengan menggunakan kuesioner serta memperoleh informasi lebih lengkap mengenai metode pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS yang direkomendasikan. 4. Pengolahan dan Analisis Data Pada sistem yang dikembangkan, metode analisis data dilakukan dengan menggunakan metode AHP dan analisis biaya. Wawancara dengan pakar dilakukan melalui pengisian kuesioner menggunakan metode AHP, kemudian hasil wawancara tersebut akan dianalisis menggunakan perangkat lunak Expert Choice. Hasil dari analisis data kuesioner tersebut adalah bobot prioritas tujuan dari optimalisasi pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS. Bobot prioritas ini akan digunakan dalam formulasi fungsi kendala sasaran dan fungsi tujuan pada tahapan pengembangan model optimasi dengan metode goal programming. Selain itu, hasil analisis AHP tersebut juga akan diketahui metode pengolahan limbah yang dianggap lebih tepat oleh pakar untuk diterapkan dengan mempertimbangkan faktor-faktor yang berpengaruh, peranan aktor-aktor yang terlibat dan tujuan yang ingin dicapai dalam rangka optimalisasi pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS. Analisis biaya dilakukan untuk mengetahui informasi dan nilai-nilai biaya yang berkaitan dengan investasi dan operasional yang dibutuhkan dalam penerapan metode pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS. Metode analisis biaya yang digunakan adalah metode heuristik. Metode ini akan menentukan nilai biaya tetap, biaya tidak tetap, biaya operasional dan biaya pokok dari penerapan metode pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS. Hasil analisis biaya ini selanjutnya akan 57
digunakan dalam formulasi persamaan kendala pada tahapan pengembangan model optimasi dengan metode goal programming. 5. Pengembangan Model Optimasi Goal programming merupakan salah satu program matematik dalam penelitian operasional yang digunakan untuk memecahkan permasalahan-permasalahan yang berkenaan dengan keputusan kriteria jamak dan diantara sasarannya terdapat kondisi yang bertentangan. Unsur subyektifitas yang terlibat dalam teknik ini dinyatakan dengan susunan prioritas dan pembobotan. Pada penelitian ini, metode goal programming digunakan sebagai teknik optimasi untuk menganalisis dan menentukan metode pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS yang akan diterapkan dengan kapasitas optimalnya. Pada akhirnya akan diperoleh metode pengolahan dan pemanfaatan limbah pabrik kelapa sawit yang tepat untuk diterapkan sehingga pihak perusahaan dapat mengoptimalkan penggunaan anggaran biaya penanganan limbahnya, memaksimalkan keuntungan yang diperoleh dari pemanfaatan limbah dan meminimumkan tingkat pencemaran lingkungan yang dapat ditimbulkan oleh limbah tersebut. Oleh karena pada penelitian ini, metode optimasi yang digunakan adalah kombinasi antara metode goal programming dan AHP, maka model fungsi tujuan dan kendala yang digunakan adalah berdasarkan pada model optimasi yang dirumuskan oleh Badri (2001) dan telah dijelaskan pada Bab II subbab penelitian terdahulu. 6. Pengembangan Sistem Sistem Penunjang Keputusan optimalisasi pemanfaatan limbah PKS yang dikembangkan terdiri dari sistem manajemen basis data dan sistem manajemen basis model yang dihubungkan dengan sistem pengolahan terpusat serta sistem manajemen basis dialog yang mempermudah komunikasi antara pengguna dengan komputer. Suatu Sistem Penunjang Keputusan terdiri dari data yang tersusun dalam : a. Sistem manajemen basis data Sistem manajemen basis data berfungsi untuk memuat data dan mengorganisasikannya sehingga akan mempermudah dalam pengambilan data. Pengembangan basis data dalam sistem membutuhkan beberapa data yang harus 58
tersedia, yaitu data hasil pengisian kuesioner yang menerapkan metode AHP, data profil kebun dan PKS, serta data biaya investasi dan operasional metode pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS. b. Sistem manajemen basis model Sistem manajemen basis model adalah suatu sistem yang digunakan sebagai penunjang keputusan yang berisi formulasi matematis. Pengembangan sistem manajemen basis model berdasarkan data-data yang diperoleh dari manajemen basis data yang akan dikembangkan yaitu model analisis biaya pengolahan dan pemanfaatan limbah PKS serta model optimalisasi pemanfaatan limbah cair dan tandan kosong kelapa sawit. c. Implementasi Koordinasi dilakukan pada tahap ini antara basis data dan basis model yang akan diimplementasikan dalam suatu program komputer. Pengembangan sistem ini menggunakan perangkat lunak Borland Delphi 7 dan pengembangan basis data menggunakan Microsoft Office 2003. d. Verifikasi Model yang dikembangkan dalam program komputer diuji dengan menggunakan data aktual untuk mengetahui bahwa model tersebut cukup layak untuk digunakan dan memenuhi kriteria yang telah ditetapkan. e. Validasi Validasi dilakukan untuk mengetahui dan memastikan ketepatan konsep logika dari model yang dirancang serta hubungan yang tepat dan rasional antara input dan output yang digunakan pada model. Teknik validasi yang digunakan adalah teknik face validity. 59