Pencemaran Udara oleh Industri dan Pengendaliannya

Pencemaran Udara oleh Industri dan Pengendaliannya

I.       Pengantar

Kegiatan manusia mengakibatkan pembebasan senyawa ke lingkungan. Pencemaran atmosfir memiliki pengaruh nyata dan segera tampak pada manusia, jika masalah ini dibandingkan dengan pencemaran untuk media yang lain. Perkembangan industri mempertinggi tingkat pengaruh ini. Pada sisi yang lain perkembangan peralatan dan teknologi pengendalian pencemaran udara makin baik dan canggih. Penerapan sistem pengendalian pencemaran selalu dikaitkan dengan biaya investasi, biaya operasi, biaya pemeliharaan, dan biaya produksi.

Penurunan tingkat pencemaran udara diperlukan untuk mempertahankan kualitas udara yang memenuhi persyaratan bagi makhluk hidup di dalam biosfera, dan meningkatkan kesehatan masyarakat di sekitar daerah industri maupun di daerah yang jauh dari industri. Upaya ini dikaitkan pula dengan dampak terhadap kenyamanan. Kegiatan manusia di kota-kota besar memberikan pula bagian pada pencemaran atmosferik ini. Daya dukung biosfera ini terbatas dalam kapasitas penyerapan senyawa-senyawa dibebaskan ke lingkungan. Perlindungan lingkungan yang ditangani lewat pengendalian pencemaran harus ditinjau secara bersama-sama untuk berbagai media peralihan.

Industri selalu dikaitkan dengan sumber pencemar, karena industri merupakan kegiatan yang sangat tampak dalam pembebasan berbagai senyawa kimia ke dalam lingkungan alam yang berkaitan dengan kehidupan makhluk. Pemerintah telah menerbitkan Undang-undang No. 23 Tahun 1997 tentang Pokok-pokok Pengelolaan Lingkungan Hidup. Peraturan-peraturan yang telah dan akan diterbitkan akan berdasarkan undang-undang ini. Salah satu peraturan yang akan diterbitkan pula adalah Baku Mutu Lingkungan Udara. Peraturan ini akan mendorong pengelola industri untuk mengurangi dampak negatif kegiatan industri dengan penerapan berbagai jenis peralatan dan sistem pengendalian pencemaran udara yang sesuai agar lingkungan udara tetap memenuhi persyaratan peruntukan. Pemilihan peralatan dan sistem penanggulangan pencemaran ini dilakukan dalam tahap perancangan pabrik dengan rujukan Baku Mutu Lingkungan Udara yang ditetapkan oleh pemerintah.

2.       U D A R A

Udara disusun oleh komponen-komponen gas utama: nitrogen [N2], oksigen [O2], dan beberapa jenis gas mulia serta jenis gas hasil kegiatan biologik dan kegiatan alami gunung berapi. Jadi udara alami tidak pernah dalam keadaan murni. Atmosfir dalam kenyataan merupakan sistem dinamik di samping watak nyata yang tidak berubah-ubah karena selalu saling bertukar-alih dengan gas pembentuk udara secara berkesinambungan dari tumbuh-tumbuhan, kelautan, dan mahluk. Siklus gas dalam atmosfir mencakup berbagai proses fisik dan proses kimiawi. Berbagai jenis gas dihasilkan dari proses kimiawi di dalam atmosfir itu sendiri, proses biologik, kegiatan gunung berapi, peluruhan senyawa radioaktif dan kegiatan industri. Gas-gas ini juga disisihkan dari atmosfir oleh berbagai proses kimiawi, proses biologik, proses fisik misal pembentukan partikel, pengendapan dan penyerapan oleh air laut dan kulit bumi. Waktu tinggal suatu jenis molekul gas yang memasuki atmosfir berada dalam rentang hitungan jam hingga jutaan tahun yang bergantung pada jenis gas itu.

Sebagian jenis gas dapat dipandang sebagai pencemar udara [ terutama konsentrasi gas itu melebihi dari tingkat konsentrasi latar normal] baik gas yang berasal dari sumber alami atau sumber yang berasal dari kegiatan manusia ['anthropogenic sources']. Tabel 1 menyatakan konsentrasi gas di dalam atmosfir yang bersih dan kering pada permukaan tanah.

Lapisan udara yang menjadi perhatian dalam kaitan dengan pencemaran udara adalah troposfir, karena semua mahluk hidup berada di dalam lapisan ini. Perubahan yang tampak akhir-akhir ini pada lapisan mencakup peristiwa hujan asam. Hujan asam ini diakibatkan oleh hasil reaksi dari gas SOx dan NOx dengan H2O di dalam atmosfir serta sinar matahari yang berupa asam kuat misal asam sulfat, H2SO4 dan asam nitrat,  HNO3. Asam ini dapat merusakkan / mematikan tumbuhan, hewan, bahkan manusia serta benda. Masalah internasional juga akan dapat timbul akibat dari kehadiran pencemar di dalam udara ini, karena masalah udara adalah masalah global yang tidak dapat dibatasi oleh batas administrasi negara . [Peave et al, 1986]

Tabel 1. Konsentrasi gas di dalam atmosfir bersih dan kering

Jenis gas Rumus kimia Konsentrasi [ppm volum] Konsentrasi [% volum]
Nitrogen N2 780900 78.09
Oksigen O2 209500 20.95
Argon Ar 9300 0.93
Karbondioksida CO2 320 0.032
Neon Ne 18 0.0018
Helium He 5.2 0.00052
Metan CH4 1.5 0.00015
Krypton Kr 1.0 0.0001
Hidrogen H2 0.5 0.00005
Dinitrogen oxida N2O 0.2 0.00002
Karbonmonoxida CO 0.1 0.00001
Xenon Xe 0.08 0.000008
Ozon O3 0.02 0.000002
Amonia NH3 0.006 0.0000006
Nitrogen dioxida NO2 0.001 0.0000001
Sulfur dioxida SO2 0.0002 0.00000002
Hidrogen sulfida H2S 0.0002 0.00000002

[Peave et al,1986:423]

3.       Baku Mutu Udara Sekeliling

Sasaran Undang-undang Pengelolaan Lingkungan adalah melindungi kesehatan manusia, mahluk, tumbuhan dan benda, maka Baku Mutu Udara Sekeliling ['Ambient Air Quality Standard'] harus ditetapkan. Penetapan baku mutu didasarkan pada kandungan zat pencemar yang memasuki lingkungan udara. Peraturan Pemerintah tentang Baku Mutu Udara Sekeliling sebagai pengganti S.K. Men. KLH No.2/1988 belum diterbitkan. Baku Mutu Udara Sekeliling di beberapa negara ditetapkan tanpa pemilahan untuk perlindungan manusia atau perlindungan bagi benda dan mahluk lain. Amerika Serikat telah menetapkan baku mutu yang didasarkan kepada kedua sasaran itu dan dikenal sebagai ‘primary standard dan ‘secondary standard‘. Baku Mutu ini menggunakan konsentrasi senyawa pencemar dan partikulat yang diizinkan di dalam udara sekeliling. Tabel 2 menyatakan Baku Mutu Udara Sekeliling.

Tabel 2.  Baku mutu udara  sekeliling */

Pencemar Baku Mutu Udara
  Konsentrasi Keterangan
  mg/m3 ppm  
Partikulat      
Primer dan sekunder 140 - konsentrasi  selama 24 jam
  50 - konsentrasi rata-rata tahunan
Karbonmonoxida      
Primer dan Sekunder 10 9 konsentrasi rata-rata dalam 8 jam dan tidak boleh dilampaui lebih dari satu kali dalam satu tahun pengukuran.
  40 35 konsentrasi rata-rata dalam 1 jam dan tidak boleh dilampaui lebih dari satu kali dalam satu tahun pengukuran.
Nitrogen dioxida      
Primer dan sekunder 100 0.53 konsentrasi rata-rata tahunan
Sulfur dioxida      
Primer 80 0.03 konsentrasi rata-rata tahunan
  365 0.14 konsentrasi Maximum dalam 24 jam dan tidak boleh dilampaui lebih dari satu kali dalam satu tahun pengukuran.
Sekunder 1300 0.5 konsentrasi Maximum dalam 24 jam dan tidak boleh dilampaui lebih dari satu kali dalam satu tahun pengukuran.
Ozon      
Primer dan sekunder 235 0.12 konsentrasi rata-rata dalam 1 jam dan tidak boleh dilampaui lebih dari satu kali dalam satu tahun pengukuran.
Timbal      
Primer dan sekunder 1.5 - konsentrasi rata-rata maximum dalam catur wulan.

 

Baku Mutu Emisi Udara adalah  upaya untuk mencegah zat pencemar memasuki lingkungan udara dalam volum dan laju yang berlebihan. Baku Mutu Emisi ini dipilah dalam dua kelompok : (1) Baku Mutu Emisi Sumber Tak-bergerak misal tungku peleburan, tungku ketel, dan (2) Baku Mutu Emisi Sumber Bergerak misal kendaraan bermotor. SK. Men. LH No. 13/1995 menyatakan baku mutu emisi untuk sumber yang tidak bergerak.

4.   Satuan Pengukuran

Lembaga yang harus mengawasi Baku Mutu Lingkungan Udara dan Baku Mutu Emisi harus membandingkan hasil analisis udara dan emisi dengan baku mutu yang telah ditetapkan. Kesulitan yang dialami diakibatkan oleh penggunaan satuan yang berbeda untuk menyatakan kandungan padatan atau partikulat dan gas di dalam udara atau gas buang atau limbah fasa gas.

Kandungan partikulat atau debu dinyatakan dalam satuan miligram per luas per satuan waktu misal mg/cm2.bulan atau mg/cm2.tahun. Kadar partikulat tersuspensi atau kadar pencemar gas dinyatakan dalam satuan mass per volum misal mikrogram per m3g/m3].  Semula satuan pengukuran konsentrasi pencemar gas ini menggunakan satuan parts per million [ppm] atas dasar volum atau parts per billion [ppb] [Catatan ppm = bagian per juta (bjp)]. Rumus pengubahan μg/m3 ke ppm:

ppm x  mol zat  x  103

μg/m3 =

L / mol zat

Satuan L/mol untuk gas  dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan gas. Hukum Avogadro menyatakan bahwa suatu jenis gas akan memiliki volum yang sama dengan jenis gas yang lain pada temperatur dan tekanan yang sama. Pada keadaan baku ['standard condition'] T : 273 K [ 0 oC] dana tekanan 1 atm [ 760 mmHg] volum gas itu adalah 22,4 L per mol gas.

Peraturan untuk penentuan kualitas udara menyatakan bahwa hasil analisis dilaporkan pada temperatur 25 oC dan tekanan 760 mmHg, tetapi seringkali kemampuan pengukuran alat ukur dinyatakan pada temperatur 21,1 oC dan tekanan 760 mmHg sehingga pernyataan volum gas harus mengalami normalisasi. Persamaan yang digunakan untuk pengubahan ini adalah persamaan Boyle – Gay Lussac

 

V1.P1/T1 =  V2.P2/T2

 

V1, P1, T1 adalah 22,4 L/mol, 760 mmHg, dan  273 K yang merupakan kondisi normal dan V2,P2, dan T2 adalah kondisi nyata . Temperatur harus dinyatakan dalam satuan derajat Kelvin.

 

Contoh : Hitung volum gas yang ditempati oleh 2 mol gas pada 25 oC dan 820 mmHg .

Penyelesaian : V1.P1/T1 =  V2.P2/T2 atau {[2 mol x 22,4 L/mol x 76 mm Hg] / 273 K} = {[V2 x  820 mmHg] / 298 K} V2 = 45,32 L Jika nilai L/mol telah diketahui, maka nilai ini digunakan dalam persamaan pengubahan µg/m3 ke ppm .

 

Contoh : Hasil analisis suatu cuplikan udara yang dilaporkan pada temperatur 0 oC dan 1 atm mengandung 9 ppp gas CO . Hitung  konsentrasi CO dalam satuan μg/m3 dan mg/m3.  Penyelesaian:

ppm x  mol zat  x  103

µg/m3 =

L / mol zat

1.       Hitung bobot molekul [BM] gas CO ; BM gas CO = (12 + 16) = 28 g/mol.

2.       Volum 1 mol gas CO pada 273 K dan 1 atm adalah 22,4 L.

 

9 x 10-6 ppm x 28 g/mol CO  x  103 L/m3 x 106 µg/g

µg/m3 =                                                                                              = 11250

22,4 L / mol CO

 

Konsentrasi CO = 11250 µg/m3 atau 11,25 g /m3 .

5.   JENIS DAN PENGARUH SENYAWA PENCEMAR

Udara alami tidak pernah dalam keadaan murni, karena gas-gas misal SO2, H2S, dan CO akan dibebaskan ke atmosfir akibat proses-proses alami yang berlangsung misal pembusukan [putrefaction] tumbuhan atau bangkai, kebakaran hutan, letusan gunung berapi. Gas dan partikel padat atau cair akan disebarkan oleh angin ke seluruh bagian dan sebagian partikel ini akan mengendap akibat kecepatan yang dimiliki tidak dapat melawan gaya tarik bumi. Pencemaran alami dan pencemar dari berbagai kegiatan manusia mengakibatkan kualitas udara tidak sesuai dengan kualitas udara bersih. Pengenceran senyawa-senyawa pencemar ini oleh udara tidak berlangsung secara keseluruhan pada tiap ketinggian dan tiap saat. Difusi atmosferik adalah sangat kecil di daerah ketinggian 3.000 – 4.000 meter dan bahkan pada keadaan nyata senyawa pencemar tidak ditemui pada ketinggian lebih dari 600 meter. Hambatan geologik dan hambatan manusia mengakibatkan hambatan pada gerakan udara sehingga terjadi penurunan kemampuan pencampuran dan pengenceran udara.

 

Istilah senyawa pencemar digunakan untuk berbagai senyawa yang asing dalam susunan udara bersih dan senyawa-senyawa ini dapat mengakibatkan gangguan atau penurunan kualitas udara bersih serta penurunan kondisi fisik atmosfir. Senyawa-senyawa pencemar udara dikelompokkan dalam senyawa-senyawa yang mengandung:

a. unsur karbon, misal CO dan hidrokarbon,

b. unsur nitrogen, misal NO dan NO2,

c. unsur sulfur, misal H2S, SO2 dan SO3,

d. unsur halogen, misal HF,

e. partikel padat atau cair,

f. senyawa beracun, dan

g. senyawa radioaktif.

Senyawa pencemar digolongkan sebagai (a) senyawa pencemar primer, dan (b) senyawa pencemar sekunder. Senyawa pencemar adalah senyawa pencemar yang langsung dibebaskan dari sumber, dan senyawa pencemar sekunder adalah senyawa baru yang dibentuk akibat antar aksi dua atau lebih senyawa pencemar primer selama berada di atmosfir. Lima jenis senyawa pencemar yang umum dikaitkan dengan pencemaran udara (1) karbon-monoxida [CO], (2) oxida nitrogen [NOx], (3) oxida sulfur [SOx], (4) hidro-karbon, dan (5) partikel [debu]. Satuan konsentrasi yang digunakan untuk menyatakan konsentrasi senyawa pencemar adalah mg/m3 yang menyatakan bobot zat dalam satu satuan m3 udara atau mg/m3 untuk keadaan yang tercemar berat atau ppm volum yang diukur pada keadaan standar [25 0C dan 1 atm].

 

5.1 Karbonmonoxida

Karbonmonoxida adalah senyawa yang memiliki sifat-sifat tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa dan berupa fasa gas pada temperatur di atas – 192 0C [81 K] serta tidak larut dalam air. Pengaruh gas ini pada tumbuh-tumbuhan tidak memiliki makna pada konsentrasi CO di bawah 100 ppm. [Stoker dan Seager, 1972]

 

Pengaruh gas ini pada konsentrasi yang tinggi mengakibatkan kematian pada manusia. Pengaruh gas pada konsentrasi di bawah 100 ppm pada manusia perlu diketahui. Hal ini penting, karena konsentrasi gas CO [ambient] adalah lebih kecil daripada 100 ppm. Pengaruh ini diakibatkan peracunan hemoglobin darah oleh gas CO dan membentuk ikatan COHb. Hemoglobin adalah wahana pengalihan oksigen [oxyhemoglobin, O2Hb] dari paru-paru ke sel dan membawa carboxyhemoglobin dari sel ke paru-paru. Jika udara mengandung pula gas CO, maka oksigen dan CO akan bersaing dan oksigen akan mengalami kekalahan, karena laju pengikatan CO pada hemoglobin adalah 200 kali lebih cepat dari pada laju pengikatan oksigen pada hemoglobin atau COHb akan dibentuk lebih dulu dari pada O2Hb. Kehadiran COHb yang makin tinggi akan mengakibatkan pengaruh yang makin berat pada manusia. Tabel 3 menyatakan pengaruh % COHb dalam darah pada manusia. Pengaruh CO ini bergantung pada waktu pemaparan dan kegiatan manusia. Kegiatan manusia meningkat, maka waktu yang dibutuhkan COHb mencapai kesetimbangan dengan konsentrasi ambient CO adalah lebih cepat daripada manusia yang diam. Tingkat normal %COHb dalam darah adalah 0,5. Prosen kesetimbangan COHb dalam darah seseorang yang selalu terpaparkan pada udara sekeliling dengan konsentrasi di bawah 100 ppm dapat diperkirakan dengan penerapan persamaan empirik:

% COHb kesetimbangan = [{0,16 x konsentrasi CO di udara, ppm} + 0,5]

Misal [CO] di  udara 10 ppm, maka konsentrasi kesetimbangan COHb darah [%] = {1,6 + 0,5} = 2,1.

Tabel 3. Pengaruh COHb pada manusia

% COHb dalam darah Pengaruh
Kurang dari 1 Tidak ada
1,0 – 2,0 Perilaku lain
2,0 – 5,0 Pusat syarat terganggu, kesulitan dalam pembedaan waktu atau terang dengan gelap
> 5,0 Gangguan jantung dan atau paru-paru
10 – 80 Lelah, pusing, pingsan, comma, mati

 

Kegiatan manusia yang membebaskan CO ke atmosfir dapat meningkatkan dua kali konsentrasi CO yang telah ada dalam rentang waktu antara 4 – 5 tahun. Mekanisme alami untuk menyusutkan atau menyisihkan CO dari udara telah dijadikan pokok bahasan dan sasaran dari berbagai penelitian. Hasil penelitian ini mencakup antara lain:

a. reaksi penyisihan yang sangat lambat di atmosfir,

b. laut yang merupakan sumber gas ini,

c. ketidak-mampuan tumbuhan untuk penyisihan gas dari atmosfir, dan

d. penyisihan yang berlangsung dengan cepat oleh mikroba tanah.[Stoker dan Seager, 1972: 13]

Operasi penyisihan CO dari atmosfir yang mencakup ‘natural sinks’ bergantung pada strain mikroba tanah khusus yang terlibat.

 

5.2  Nitrogen Oxida

Rumus kimiawi NOx digunakan untuk menyatakan gabungan oxida nitrogen NO [nitric oxide] dan NO2 [nitrogen dioxide]. Meskipun senyawa nitrogen yang lain juga ditemui, tetapi dua senyawa nitrogen ini yang terlibat dalam pencemaran udara di daerah urban. Gas NO adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau, tetapi gas NO2 berwarna merah-coklat dan berbau yang menyengat dan menyesakkan. Gas NO dibebaskan ke atmosfir dalam jumlah yang lebih besar daripada gas NO2.

Persamaan reaksi pembentukan kedua gas ini dinyatakan sebagai

N2 +  O2 ®  2 NO  [a] dan

2 NO   +  O2 ®  2 NO2 [b]

Reaksi [a] berlangsung pada temperatur di atas 1210 oC yang merupakan temperatur pembakaran bahan bakar dengan udara. Tabel 4 menyatakan hubungan temperatur dengan pembentukan gas NO.

Tabel 4  Hubungan temperatur dan pembentukan NO

Temperatur [0C] Konsentrasi kesetimbangan NO [ppm] Waktu pembentukan 500 ppm NO [detik]
27 1.1  x  10 – 10 -
527 0.77 -
1316 550 1370
1538 1380 162
1760 2600 1.1
1980 4150 0.117

[Stoker dan Seager, 1992 : 26]

 

Data yang dipaparkan ini merupakan hasil percobaan yang menggunakan campuran 75% v/v N2 dan 3% v/v O2 yang diperkirakan mendekati kondisi pembakaran. NO pada temperatur kesetimbangan yang tinggi akan teruraikan ke N2 dan O2, jika temperatur campuran diturunkan dengan lambat. Kalau penurunan temperatur berlangsung dengan cepat, maka NO tidak akan terurai dan akan berada dalam campuran yang bertemperatur rendah. Penurunan temperatur ini selalu dijumpai pada proses pembakaran, sehingga gas NO selalu akan dibebaskan ke atmosfir.

Laju reaksi (b) pada temperatur tinggi adalah sangat lambat, sehingga NO2 hanya ditemui 0,5% saja dari konsentrasi keseluruhan NOx pada temperatur 100 0C. Faktor ketergantungan konsentrasi mempengaruhi laju secara negatif, yang diharapkan pada temperatur yang rendah laju reaksi akan meningkat. Laju reaksi ini bergantung pada konsentrasi oksigen dan kuadrat konsentrasi NO.

 

Kalau konsentrasi NO meningkat dua kali, maka laju reaksi akan meningkat 4 kali lebih cepat. Pada saat gas NO yang dibebaskan ke atmosfir [sebagai salah satu komponen dalam gas buang] akan mengalami pendinginan dengan cepat dan pengenceran kira-kira 100 kali dan laju reaksi mengalami penurunan 10-4 kali. Peningkatan konsentrasi oksigen dan temperatur yang rendah akan meningkatkan laju reaksi dan hasil akhir hanya menghasilkan 10% NO yang terubahkan ke NO2.

Pengubahan NO yang telah berada di atmosfir ke NO2 tidak diakibatkan oleh reaksi langsung dengan oksigen, tetapi merupakan hasil dari proses lain yang dikenal sebagai proses fotolitik NO2. Pengaruh yang utama bukan diakibatkan oleh senyawa NOx sendiri, tetapi peran senyawa NOx dalam pembentukan senyawa pencemar sekunder yang lebih berbahaya dan disebut sebagai photochemical oxidant yang merupakan komponen dari smog. Pembentukan oxidant ini mengubah peran reaksi senyawa yang secara alami berada di atmosfir termasuk NO dan NO2. Reaksi ini disebut siklus fotolitik NO2. Siklus fotolitik ini merupakan hasil antar aksi NO2 dengan sinar ultraviolet [sinar matahari].

Pengaruh netto siklus ini adalah daur ulang NO2 dengan cepat. Jika reaksi yang mengganggu tidak ada, maka siklus tidak menghasilkan pengaruh netto keseluruhan. Konsentrasi NO dan NO2 ambien tidak berubah, karena pembentukan O3 dan perombakan NO berlangsung dalam jumlah yang sama.

Reaksi yang dapat bersaing adalah reaksi yang mencakup hidrokarbon yang terbebaskan bersama-sama NOx. Antar aksi hidrokarbon menghasilkan reaksi yang tidak seimbang dan pengubahan NO ke NO2 adalah lebih cepat daripada penguraian NO2 ke NO dan O sehingga penimbunan ozon berlangsung. Waktu tinggal NO2 di atmosfir yang didasarkan atas emisi global adalah tiga hari. Waktu tinggal ini menunjukkan peristiwa alami yang mencakup pula reaksi foto kimiawi yang menghasilkan penyusutan konsentrasi oxida ini. Hasil akhir dari proses ini adalah asam nitrat yang akan mengendap dalam bentuk garam nitrat. Pernyataan persamaan reaksi untuk peristiwa ini adalah

2 NO2 +  H2O   ®  HNO3 +  HNO2

3 NO2 +  H2O   ®  2HNO3 +  NO

Reaksi-reaksi yang berlangsung ini adalah kurang bermakna. Jika perhitungan didasarkan pada konsentrasi NO, NO2 dan H2O di daerah urban, maka akan dihasilkan konsentrasi kesetimbangan 1,0 ppb HNO3 untuk reaksi yang kedua dan laju reaksi 0,1 ppb per jam. Hasil ini adalah sangat lambat kalau dikaitkan dengan waktu tinggal yang telah dinyatakan.

Suatu mekanisme pembentukan HNO3 di daerah yang tercemar telah diajukan. Konsentrasi ozon akan berperan pada keadaan yang memiliki konsentrasi NO2 maximum. Suatu rangkaian persamaan yang menyatakan pembentukan HNO3 adalah

O3 +    NO2 ®    NO3 + O2

NO3 +      NO2 ®    N2O5

N2O5 +      H2O     ®    2 HNO3

Hal yang penting diperhatikan adalah pembentukan HNO3 dari NOx berlangsung dengan cepat dan diikuti oleh pembentukan partikel yang mengandung senyawa nitrat. Pengaruh NOx pada tumbuhan mengakibatkan kerusakan atau penyakit, tetapi pengaruh langsung NOx atau pengaruh senyawa pencemar sekunder akibat siklus fotolitik NO2 adalah sulit ditentukan. Kerusakan akibat NOx di udara tampak di daerah industri membebaskan NOx dalam konsentrasi yang tinggi misal industri asam nitrat. Senyawa NO dan NO2 adalah berbahaya bagi kesehatan manusia dan hewan. Hasil penelitian tentang uji kematian hewan menunjukkan bahwa tingkat peracunan NO2 adalah 4 kali lebih tinggi daripada tingkat peracunan NO. Konsentrasi NO dalam udara ambien dinyatakan tidak membahayakan bagi kesehatan, tetapi bahaya akan timbul kalau NO berubah ke NO2 yang lebih beracun di atmosfir. NO2 menyerang paru-paru dan saluran pernafasan. Hasil pengujian dengan hewan menyatakan bahwa konsentrasi NO 100 ppm adalah konsentrasi yang mematikan [lethal concentration] bagi hewan.

Bahan juga akan mengalami kerusakan akibat pemaparan pada atmosfir yang mengandung gas NOx misal pemudaran warna tekstil. Korosi tegangan pada logam paduan nikel dapat diakibatkan pula oleh senyawa NOx. Pegas relay telepon dapat dirusakkan oleh debu senyawa nitrat yang dibentuk dari hasil reaksi senyawa NOx di atmosfir.

 

5.3  Hidrokarbon

Uraian hidrokarbon sebagai senyawa pencemar sering dikaitkan dengan photochemical oxidant. Senyawa hidrokarbon adalah senyawa primer pencemar udara dan photochemical oxidant adalah senyawa sekunder pencemar udara yang dihasilkan dari reaksi antar senyawa primer pencemar udara di atmosfir. Senyawa hidrokarbon yang dicakup dalam istilah pencemar hidrokarbon adalah senyawa-senyawa yang mengandung unsur C dan H dalam rumus molekulnya. Senyawa-senyawa ini dapat berada dalam bentuk fasa gas, fasa cair, atau fasa padat. Senyawa hidrokarbon akan berbentuk fasa gas, jika kandungan C dalam senyawa adalah lebih kecil daripada 5 bahkan kandungan atom C yang lebih banyak ditemui dalam senyawa hidrokarbon yang berbentuk fasa padat misal aspal, batubara.

Senyawa hidrokarbon yang dicakup dalam masalah pencemar udara adalah senyawa hidrokarbon yang berbentuk fasa gas dan cair yang mudah menguap. Senyawa-senyawa ini memiliki jumlah atom C yang kurang dari 12 dan struktur yang sederhana. Senyawa-senyawa ini dapat berupa senyawa alifatik, aromatik, atau alisiklik. Tabel 4 menyatakan tingkat peracunan senyawa hidrokarbon. Istilah photochemical oxidant digunakan untuk menerangkan senyawa di dalam atmosfir yang dibentuk oleh proses foto kimiawi yang akan melakukan oksidasi senyawa yang tidak dapat menerima oksidasi oleh molekul gas oksigen.

 

Hidrokarbon berperan dalam produksi photochemical oxidant. NO2 juga terlibat dalam proses pembentukan ini. Dua senyawa pencemar sekunder yang berbahaya adalah ozon dan peroxyacetylnitrate yang merupakan senyawa tersederhana dari kelompok peroxyacetylnitrate [PAN]. Ozon bukan senyawa turunan hidrokarbon, tetapi konsentrasi ozon akan meningkat di dalam atmosfir yang merupakan akibat dari reaksi hidrokarbon.

 

5.4  Sulfur oxida

Sulfur oxida [Sox] mungkin adalah pencemar anthropogenic yang paling menyebar dan paling banyak dikaji di antara keseluruhan pencemar anthropogenic. Kelompok oxida ini mencakup enam jenis oxida yang berbeda : sulfur monoxida [SO], sulfur trioxida [SO3], sulfur tetroxida [SO4], sulfur sesquioxida [SO6], dan sulfur heptoxida [So7]. SO2 dan SO3 adalah senyawa sulfur yang menjadi perhatian dalam kajian tentang pencemaran udara.

SO2 adalah gas yang tak berwarna, tak dapat terbakar, dan tak dapat meledak tetapi berbau yang menyengat. Nilai ambang batas rasa 784 mg /m3 [0,3 ppm], nilai ambang batas bau 1306 mg /m3 [0,5 ppm]. Gas ini mudah larut dalam air 11,3 g / 100 mL air pada 20 °C dan memiliki bobot molekul 64,06 g / mol serta dua kali bobot udara. Perkiraan waktu tinggal gas ini dalam atmosfir berkisar antara 2 – 4 hari dan selama itu akan terbawa sejauh 1000 km. Jadi pencemar SO2 akan menjadi masalah internasional [Peave et.al, 1986].

 

Gas SO2 adalah relatif mantap di dalam atmosfir dan dapat berlaku sebagai pelaku reduksi atau oxidasi. SO2 menghasilkan SO3, H2 SO4, atau garam dari asam sulfat akibat dari reaksi dengan komponen lain secara foto kimia atau reaksi katalitik di atmosfir. Reaksi-reaksi yang berlangsung adalah :

SO2 + H2O                     H2SO3 dan   SO3 + H2O                  H2SO4

Gas SO2, H2SO4 dan garam sulfat cenderung mengganggu membran saluran pernafasan dan jadi pemicu penyakit pernafasan kronis terutama bronchitis dan pulmonary emphysema. Tumbuhan juga akan mengalami kerusakan oleh gas SO2 dan asam H2SO4 misal tanaman yang peka pada gas adalah alfafa, kapas dan kedelai serta sayuran kacang, bayam dan lettuce. Bahan bangunan juga akan mengalami kerusakan terutama bahan yang mengandung senyawa karbonat misal marmer, kapur. Karbonat akan digantikan oleh sulfat dan akan terlarut oleh air. Reaksi yang berlangsung adalah

CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + CO­2 + H2O

Gypsum [batu tahu] CaSO4 yang terbentuk akan terbasuh oleh air dan meninggalkan permukaan yang berlubang dan permukaan berubah warna.

5.5 Partikulat

Partikulat atau padatan renik dapat berbentuk cairan atau padatan. Partikulat ini adalah bahan yang tersebar di udara [dispersed matter] baik cairan atau padatan yang merupakan agregat individu dengan ukuran yang lebih besar dari pada molekul tunggal [dengan diameter 0,002 mm] tetapi lebih kecil dari pada 500 mm. Partikulat ini dapat dipilah dan dibahas atas dasar watak fisik, kimia dan biologik. Watak fisik meliputi ukuran, proses pembentukan, watak pengendapan, dan watak optik. Watak kimia mencakup senyawa organik atau senyawa anorganik. Watak biologik berkaitan dengan jenis bakteri, spora, atau virus. Ukuran partikulat merupakan watak fisik yang utama. Ukuran partikulat ini dinyatakan dalam satuan mikrometer [mm] yang sama dengan 10-6 meter. Partikel yang umum dibahas sebagai pencemar dalam pencemaran udara adalah partikel yang berukuran antara 0,01 – 100 mm karena partikel yang berukuran kurang dari 1 mm sulit mengendap dan ukuran rambut manusia sebagai pembanding yang berada dalam rentang 5 – 600 mm mudah sekali mengendap.

Partikel dikelompokkan atas dasar pembentukan dalam : debu [dust], asap [smoke], fumes, abu-terbang [fly-ash], kabut [mist], atau spray. Empat jenis yang pertama berupa padatan dan dua jenis yang lain adalah cairan. Debu dihasilkan dari pemecahan massa yang lebih besar misal pemecahan, penggerusan atau peledakan. Debu juga dihasilkan dari proses atau penanganan bahan misal batubara, semen, padi-padian atau produk samping proses mekanik misal Penggergajian kayu. Ukuran berkisar antara 1 – 10000 mm dan mudah mengendap akibat gaya gravitasi.

Asap adalah partikel yang halus akibat dari pembakaran tak-sempurna senyawa organik misal tembakau, kayu atau batubara. Asap ini terutama disusun oleh karbon dan bahan lain dan berukuran antara 0,5 – 1 mm. Fumes adalah partikel yang halus dan merupakan hasil kondensasi uap bahan padat misal oxida seng, oxida timbal. Fumes ini dapat dihasilkan dari proses sublimasi, distilasi, kalsinasi, atau pencairan logam. Ukuran fumes berkisar antara 0,03 – 0,3 mm.

Abu-terbang berasal dari hasil pembakaran batubara yang berupa partikel tak terbakar yang semula dikandung oleh batubara. Ukuran abu ini berkisar antara 1 – 1000 mm. Abu ini berwatak seperti asap akibat hasil pembakaran dan berwatak pula seperti fumes akibat kandungan bahan anorganik atau mineral.

Kabut adalah butir cair yang terbentuk akibat kondensasi uap atau dispersi cairan. Ukuran kabut adalah kurang dari 10 mm. Jika konsentrasi kabut ini tinggi, maka jarak pandang akan menurun [istilah mist berubah ke fog]. Spray merupakan partikel cairan yang dibentuk oleh proses atomisasi [atomization] cairan awal misal pestisida dan herbisida. Ukuran partikel berkisar antara 10–1000 mm.

 

4.   PENCEMARAN UDARA

Alam dan kegiatan manusia serta industri membebaskan senyawa kimia ke lingkungan udara. Jika senyawa itu adalah asing untuk komposisi udara, atau konsentrasi suatu jenis senyawa itu melebihi nilai ambang batas (TLV: threshold limit value), maka udara itu mengalami pencemaran. Pencemaran udara adalah peristiwa pemasukan dan/atau penambahan senyawa, bahan, atau energi ke dalam lingkungan udara akibat kegiatan alam dan manusia, sehingga temperatur dan udara tidak sesuai lagi untuk tujuan pemanfaatan yang paling baik atau nilai lingkungan udara itu menurun.

Dampak lingkungan akibat pencemaran udara dapat diamati pada:

1. lingkungan fisik, dan

2. lingkungan kesehatan.

Dampak lingkungan fisik diakibatkan oleh padatan renik atau debu, gas-gas karbon monoksida, hidrokarbon, nitrogen oksida, dan sulfur oksida. Dampak ini dapat mengakibatkan dampak lanjutan pada lingkungan kesehatan. Dampak ini tampak pada:

a. penurunan jarak-pandang dan radiasi matahari,

b. kenyamanan yang berkurang,

c. kerusakan tanaman

d. percepatan kerusakan bahan konstruksi dan sifat tanah, dan

e. peningkatan laju kematian atau jenis penyakit.

Senyawa pencemar udara ini adalah padatan renik atau debu, gas karbon dioksida (CO), gas sulfur oksida (SOx), gas nitrogen oksida (NOx), serta senyawa hidrokarbon. Senyawa pencemar udara ini dikelompokkan dalam dua jenis kelompok. Jenis kelompok ini adalah:

a. pencemaran primer yang merupakan pencemar mematikan sejak titik pengeluaran,

b. pencemar sekunder yang merupakan pencemar hasil reaksi dari pencemar primer.

Golongan senyawa pencemar primer adalah golongan senyawa-senyawa yang memiliki daya untuk mematikan sejak dari sumber. Golongan senyawa sekunder adalah golongan senyawa-senyawa yang dihasilkan oleh reaksi senyawa primer dan memiliki daya yang mematikan sesudah reaksi itu berlangsung. Pencemaran udara yang merupakan akibat dari kegiatan manusia dibangkitkan oleh enam sumber utama :

a. pengangkutan,

b. kegiatan rumah tangga,

c. pembangkitan daya yang menggunakan bahan bakar minyak atau batubara,

d. pembakaran sampah,

e. pembakaran sisa pertanian dan kebakaran hutan, dan

f. pembakaran bahan bakar dari emisi proses.

Ross [1972] menyatakan bahwa penentuan bagian tiap jenis sumber emisi pencemar adalah sulit, karena dokumentasi yang lengkap tentang masalah ini adalah langka. Pengangkutan sering dinyatakan sebagai sumber yang memberikan iuran paling besar dalam emisi pencemar per tahun. Bagian ini dapat meningkat lebih tinggi, jika tingkat penambahan kendaraan dalam lalu-lintas di jalan raya bertambah seperti tampak pada lima tahun terakhir. Gambar 1 merupakan hasil pengamatan di Amerika Serikat tentang bagian emisi senyawa pencemar dari berbagai sumber pencemar.

Gambar 1.  Histogram kontribusi jenis sumber dalam emisi senyawa pencemar

(adaptasi Ross, 1972 : 4, Table 1.1 )

Data di atas menunjukkan bahwa industri memberikan bagian yang relatif kecil pada pencemaran atmosferik, jika dibandingkan dengan pengangkutan. Meskipun industri dalam kenyataan memberikan bagian yang kecil dalam emisi senyawa pencemar, tetapi sumber ini mudah diamati, karena industri merupakan golongan sumber pencemaran titik (point source of pollution). Bagian paling besar yang dibebaskan oleh industri adalah padatan renik atau debu. Debu ini memberikan dampak negatif yang nyata bagi  ingkungan   biotik   dan fisik.

Jadi pencemaran oleh industri akan lebih mudah diamati oleh masyarakat di sekeliling daerah industri. Hal ini lebih menampilkan dampak negatif industri bagi masyarakat, sedangkan senyawa-senyawa pencemar yang lain dalam fasa gas tidak akan tampak langsung, meskipun tingkat bahaya senyawa-senyawa ini tidak lebih rendah daripada tingkat bahaya yang diakibatkan oleh debu. Gambar 2 menyatakan bahwa debu merupakan bagian yang paling besar dibebaskan ke lingkungan oleh industri dalam kaitan dengan pencemaran udara oleh industri.

Meskipun industri memberikan sumbangan pada pencemaran atmosferik yang relatif rendah, namun industri harus dan wajib melakukan penanggulangan pencemaran. Tabel 4.A menyatakan emisi tahunan senyawa-senyawa pencemar dari beberapa jenis industri di Amerika Serikat yang dilakukan US-EPA [Ross,1972; Snell, 1981]data yang sejenis untuk industri-industri di Indonesia belum dapat disajikan. Emisi senyawa pencemar, jika pertumbuhan industri di Indonesia lebih tinggi daripada pertumbuhan industri saat ini. Pengendalian pencemaran ini akan mengakibatkan tingkat :

a. kesehatan masyarakat yang lebih baik,

b. kenyamanan hidup yang lebih tinggi,

c. risiko lebih rendah,

d. kerusakan materi yang rendah, dan

e. kerusakan lingkungan lebih rendah atau menurun.

 

Kendala yang harus dipertimbangkan adalah watak pencemaran itu sendiri. Watak ini bergantung:

a. jenis dan konsentrasi senyawa yang dibebaskan ke lingkungan,

b. kondisi geografik, dan

c. kondisi meteorologik.

Tabel 4.A.  Emisi senyawa pencemar oleh industri (*)

Jenis Industri Produksi

(juta ton)

Emisi Tahunan

(juta ton)

Jenis Pencemar
Semen 74 0,8 debu
Kertas – pulp 47 3,3 debu, CO, SOx
Batubara 190 2,3 debu, CO, SOx
Besi dan baja 214 1,8 debu, CO, SOx
Asam fosfat 4,5 0,31 debu, kabut asam flurida
Minyak bumi

(pengilangan)

11 x 106 bbl per hari 4,2 debu, CO, SOx

hidrokarbon

(*) adaptasi Snell (1981) : 4 dan Ross (1972) : 207

 

Gambar  2. Histogram jenis senyawa pencemar % berat senyawa pencemar total yang dibebaskan oleh industri  [Ross,1972; Snell, 1981]

Upaya pengendalian pencemaran udara oleh industri yang pertama kali adalah penanggulangan emisi debu, sedangkan penanggulangan emisi senyawa pencemar fasa gas sering diusahakan pada tingkat akhir. Masalah ini lebih menonjol, karena industriawan swasta atau penanam modal swasta lebih mudah memahami masalah debu yang tampak dibandingkan dengan masalah senyawa pencemar yang tidak tampak. Perancang pabrik selalu berkeinginan agar kedua masalah itu dapat dipertimbangkan sejak awal rancangan, karena penambahan unit yang khusus digunakan untuk penghilangan senyawa pencemar fasa gas akan memerlukan biaya yang relatif lebih tinggi, jika penambahan unit dilakukan pada waktu pabrik telah beroperasi. Uraian dalam bab berikut akan meliputi metoda pengurangan kandungan senyawa pencemar dan jenis alat pengendali pencemaran udara yang diterapkan di dalam industri.

 

5.  METODA PENGENDALIAN PENCEMARAN UDARA

Jika pengendalian pencemaran ingin diterapkan, maka berbagai pendekatan dapat dipilih untuk menentukan metoda pengendalian pencemaran udara. Pengendalian pencemaran yang dapat dilakukan mencakup: pengendalian pada sumber dan pengenceran, sehingga senyawa pencemar itu tidak berbahaya lagi baik untuk lingkungan fisik dan biotik maupun untuk kesehatan manusia.

 

Pengendalian senyawa pencemar pada sumber merupakan upaya yang paling berhasil-guna bahkan pengendalian ini dapat menghilangkan atau paling sedikit mengurangi kadar senyawa pencemar dalam aliran udara atau fasa gas yang dibebaskan ke lingkungan. Pengendalian pencemaran dapat dicapai dengan pengubahan :

(a) jenis senyawa pembantu yang digunakan dalam proses,

(b) jenis peralatan proses,

(c) kondisi operasi, dan

(d) keseluruhan proses produksi itu sendiri.

Pemilihan tingkat kerja (actions) itu selalu dikaitkan dengan penilaian ekonomik seluruh produksi. Hal-hal yang menyulitkan adalah proses produksi yang berada di bawah lisensi. Jika pembentukan senyawa pencemar itu tidak dapat dihindarkan lagi, maka pemasangan alat untuk menangkap senyawa ini harus dilakukan. Secara umum penghilangan senyawa pencemar dengan tuntas tidak mungkin diterapkan tanpa pembiayaan yang besar. Metoda pengumpulan senyawa pencemar yang akan memasuki atmosfir adalah metoda yang didasarkan atas pengurangan (reduction) senyawa pencemar. (2)

Berbagai jenis alat pengumpul (collectors) didasarkan atas pengurangan kadar debu saja atau kadar debu dan gas. Prinsip pengurangan kadar debu dalam aliran gas yang dibebaskan ke lingkungan dipaparkan dalam Tabel 5 dan prinsip pengurangan kadar debu dan gas secara simultan dituliskan dalam Tabel 6.  Metoda pemisahan ini diterapkan dalam berbagai rancangan alat pemisah debu dari aliran gas atau udara. Alat pemisah debu atau pengumpul debu ini dapat dipilah dalam :

a. pemisahan secara mekanis,

b. pemisahan dengan cara penapisan,

c. pemisahan dengan cara basah, dan

d. pemisahan secara elektrostatik.

 

Upaya pembersihan aliran gas atau udara sebelum dibebaskan ke lingkungan dapat dihubungkan dengan kebutuhan proses produksi, perolehan produk samping atau perlindungan lingkungan. Seringkali alat ini merupakan bagian integral suatu proses, jika sasaran utama adalah penghilangan gas yang beracun atau mudah terbakar.

 

Debu ditemui dalam berbagai ukuran, bentuk, komposisi kimia, densitas (true, apparent, bulk density), daya kohesi, sifat higroskopik dan lain-lain. Variabel yang aneka ragam ini mengakibatkan bahwa pemilihan alat dan sistem pengendalian pencemaran udara oleh debu dan gas harus berhubungan dengan sasaran masalah pembersihan gas dan watak kinerja alat di samping penilaian ekonomik. Misal : pembersihan debu dengan cara kering memiliki keunggulan dalam biaya proses ulang untuk pengumpulan produk samping, jika dibandingkan dengan pemisah debu dengan cara basah. Kerugian sistem kering ini adalah penambahan alat untuk penggantian udara segar, karena debu yang halus yang beterbangan di ruang atau debu yang higroskopik tidak dapat ditangani dengan baik. Tabel 5 menyatakan watak operasi berbagai alat pemisah debu.

Gambar atau sketsa yang dicantumkan tidak merupakan alat utama yang harus digunakan, melainkan contoh alat dan menyatakan gambaran aliran gas atau udara kotor dan pemisahan debu yang berlangsung di dalam alat itu. Gambar 3 adalah sketsa gravity chamber dan prinsip pemisahan yang diterapkan adalah perbedaan densitas atau gaya gravitasi terhadap massa partikel. Alat ini merupakan alat yang sederhana, tetapi kekurangan yang dimiliki alat ini adalah efisiensi yang sangat rendah. Gambar 4 adalah alat pemisah debu yang menggunakan penyekat, dan alat ini membutuhkan luas lantai yang lebih kecil daripada gravity chamber.

Gambar 5 dan 6 menyatakan berbagai jenis siklon kering baik dengan aliran gas secara axial atau tangensial. Efisiensi siklon ini ditentukan pula oleh rancangan saluran masuk dan pembangkitan vortex di dalam siklon. Gambar 7 dan 8 merupakan jenis penapis debu yang dapat bekerja secara manual atau otomatik dalam pembersihan/pengumpulan debu yang menempel pada kain penapis. Pembersihan ini dapat dilakukan dengan getaran, cincin yang bergerak ke bawah, atau aliran udara-tekan. Gambar 10 adalah gambar suatu pengendap elektrostatik. Pembangkitan arus searah dilakukan pada unit itu sendiri.

 

 

 

 

 

Tabel 5 Prinsip pemisahan debu (*)

1. Pemisah Brown Pemisahan jenis ini menerapkan gerakan partikel menurut Brown. Alat ini dapat memisahkan debu dengan rentang ukuran 0,01 – 0,05 mikron. Alat yang dipatenkan dibentuk oleh susunan filamen gelas dengan jarak antar filamen yang lebih kecil dari lintasan bebas rata-rata partikel.
2. Penapisan Deretan penapis atau penapis kantung (filter bag) akan dapat menghilangkan debu hingga ukuran diameter 0,1 mikron. Penapis ini dibatasi oleh pembebanan yang rendah, karena pembersihan membutuhkan waktu dan biaya yang tinggi, Susunan penapis yang dapat digunakan untuk gas buang yang mengandung minyak atau debu higroskopik. Temperatur gas buang dibatasi oleh komposisi bahan penapis.
3. Pengendap elektrostatik tegangan yang tinggi dan dikenakan pada aliran gas yang berkecepatan rendah. Debu yang telah menempel dapat dihilangkan secara beraturan dengan cara getaran. Keuntungan yang diperoleh adalah debu yang kering dengan ukuran dalam rentang 0,2 – 0,5 mikron, tetapi secara teoritik ukuran partikel yang dapat dikumpulkan tidak memiliki batas minimum.
4. Pengumpul sentrifugal Pemisahan debu dari aliran gas didasarkan atas gaya sentrifugal yang dibangkitkan oleh bentuk saluran masuk alat. Gaya ini melemparkan partikel ke dinding dan gas berputar (vortex) sehmgga debu akan menempel di dinding serta terkumpul di dasar alat. Alat yang menggunakan prinsip ini dapat digunakan untuk pemisahan partikel besar dengan rentang ukuran diameter hingga 10 mikron atau lebih.
5. Pemisah inersia Pemisah ini bekerja atas gaya inersia yang dimiliki oleh partikel di dalam aliran gas. Pemisah ini menggunakan susunan penyekat, sehingga partikel akan bertumbukan dengan penyekat ini dan akan dipisahkan dari aliran fasa gas. Kendala daya-guna ditentukan oleh jarak antar penyekat. Alat yang didasarkan atas prinsip gaya inersia bekerja dengan baik untuk partikel

yang memiliki ukuran diameter lebih besar daripada 20 mikron. Rancangan yang baru dapat memisahkan partikel yang berukuran hingga 5 mikron.

6. Pengendapan akibat gaya gravitasi Rancangan alat ini didasarkan perbedaan gaya gravitasi dan kecepatan yang dialami oleh partikel. Alat ini akan bekerja dengan baik untuk partikel dengan ukuran diameter yang lebih besar daripada 40 mikron dan tidak digunakan sebagai pemisah debu tingkat akhir.

(*) (Teller, 1972)

 

 

 

Tabel  6 Metoda pemisahan gas dan debu secara simultan (*)

1. Menara percik Prinsip kerja pada menara percik in! adalah aliran gas yang berkecepatan rendah bersentuhan dengan aliran air yang bertekanan tinggi dalam bentuk butir. Alat ini merupakan alat yang relatif sederhana dengan kemampuan penghilangan pada tingkat sedang (moderate). Alat dengan prinsip ini dapat mengurangi kandungan debu dengan rentang ukuran diameter 10- 20 mikron dan gas yang larut dalam air.
2. Siklon hasah Modifikasi siklon ini menangani gas yang berputar lewat percikan air. Butiran air yang Mengandung dan gas yang terlarut akan dipisahkan dengan aliran gas utama atas dasar gaya sentrifugal. Slurry ini dikumpulkan di bagian bawah siklon. Siklon jenis ini lebih efektif daripada menara percik. Rentang ukuran diameter debu yang dapat dipisahkan adalah 3 – 5 mikron.
3. Pemisah venturi Rancangan pemisahan venturi ini didasarkan atas kecepatan gas yang tinggi dan berkisar antar 30 – 150 meter per detik pada bagian yang disempitkan dan gas bersentuhan dengan butir air yang dimasukkan di daerah itu. Alat ini dapat memisahkan partikel hingga ukuran 0,1 mikron dan gas yang larut dalam air
4. Tumbuhan pada piringan yang berlubang Alat ini disusun oleh piringan yang berlubang dan gas yang lewat orifis ini berkecepatan antara 10 hingga 30 meter per detik. Gas ini membentur lapisan air hingga membentuk percikan air. Percikan ini akan bertumbukan dengan penyekat dan air akan menyerap gas serta mengikat debu. Gas yang memiliki kelarutan sedang dapat diserap dengan air dalam alat ini. Ukuran partikel paling kecil yang diserap adalah 1 mikron.
5. Menara dengan packing Prinsip penyerapan gas dilakukan dengan cara persentuhan cairan dan gas di daerah antara packing. Aliran gas dan cairan dapat searah arus atau berlawan arah-arus atau aliran melintang. Rancangan baru alat ini dapat menyerap debu. Ukuran debu yang dapat diserap adalah lebih besar daripada 10 mikron.
6. Pencuci dengan pengintian Prinsip yang diterapkan adalah pertumbuhan inti dengan kondensasi dan partikel yang dapat ditangani berukuran hingga 0,01 mikron serta dikumpulkan pada permukaan filamen.
7. Pembentur turbulen Penyerapan partikel dilakukan dengan cara mengalirkan aliran gas lewat cairan yang berisi bola-bola berdiameter 1 – 5 cm. Partikel dapat dipisahkan dari aliran gas, karena debu bertumbukan dengan bola-bola itu. Efisiensi penyerapan gas bergantung pada jumlah tahap yang digunakan.

(*) (Teller, 1972)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 4.11 dan 4.12 menyatakan sketsa pemisah yang dapat menyerap debu dan gas yang terlarut dan merupakan pengembangan unit gravity chamber. Gambar 4.13 dan 4.14 adalah alat pencuci gas yang didasarkan atas penggunaan piringan (plate, tray) dan packing.

 

 

 

Gambar 4.15 dan 4.16 adalah gambar tentang pencuci venturi dengan aliran gas kotor ke bawah dan ke atas. Gambar 4.17 adalah pencuci aliran gas dengan aliran melintang terhadap packing yang teratur dan tetap. Gambar 4.18 menyatakan sketsa pencuci gabungan.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Penggunaan alat pengendalian pencemaran di dalam suatu sistem produksi harus dikaji sesuai dengan watak proses, watak gas yang dibuang, kondisi operasi, dan biaya. Masalah rancangan proses pengendalian merupakan kegiatan yang menentukan dalam pemilihan sistem dan teknologi pengendalian pencemaran udara di dalam industri.

 

4.6.  TEKNOLOGI PENGENDALIAN PENCEMARAN UDARA

Teknologi pengendalian pencemaran udara dalam suatu plant atau tahap proses dirancang untuk memenuhi kebutuhan proses itu atau perlindungan lingkungan. Teknologi ini dapat dipilih dengan penerapan susunan alat pengendali sehingga memenuhi persyaratan yang telah disusun dalam rancangan proses.

 

Rancangan proses pengendalian pencemaran ini harus dapat memenuhi persyaratan yang dicantumkan dalam peraturan pengelolaan lingkungan. Rancangan ini harus mempertimbangkan faktor ekonomi. Jadi penerapan peralatan pengendalian ini perlu dikaitkan dengan perkembangan proses produksi itu sendiri sehingga memberikan nilai ekonomik yang paling rendah baik untuk instalasi, operasi, dan pemeliharaan. Nilai ekonomik yang dihubungkan dengan biaya produksi ini masih sering dianggap cukup besar. Penilaian ekonomik yang dihubungkan dengan kemaslahatan masyarakat kurang ditinjau, karena analisis ini kurang dapat dipahami oleh pihak industriawan. Dengan demikian penerapan peraturan harus dilaksanakan dan diawasi dengan baik, agar penerapan teknologi pengendalian ini bukan hanya sekedar memasang alat pengendalian pencemaran udara, tetapi kinerja alat ini tidak memenuhi persyaratan.

 

Teknologi pengendalian ini perlu dikaji dengan seksama, agar penggunaan alat tidak berlebihan dan kinerja yang diajukan oleh pembuat alat dapat dicapai dan memenuhi persyaratan perlindungan lingkungan. Sistem pengendalian ini harus diawali dengan pemahaman watak emisi senyawa pencemar dan lingkungan penerima. Teknologi pengendalian yang sempurna akan membutuhkan biaya yang besar sekali sehubungan dengan dimensi alat, kebutuhan energi, kinerja, keselamatan kerja, dan mekanisme reaksi.(5)

 

Faktor-faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan teknologi pengendalian atau rancangan sistem pengendalian meliputi :

a. watak gas buang atau efluen,

b. tingkat pengurangan yang dibutuhkan,

c. teknologi komponen alat pengendalian pencemaran udara, dan

d. kemungkinan perolehan senyawa pencemar yang bernilai ekonomik.

Watak efluen merupakan faktor penentu dan tidak dapat digunakan untuk penyelesaian semua jenis pengendalian pencemaran. Jadi watak fisik dan kimia efluen dan lingkungan penerima harus difahami dengan baik. Kemungkinan fenomena sinergetik yang dapat berlangsung harus dapat diperkirakan, jika perubahan watak atau komposisi efluen atau proses produksi berlangsung dalam waktu yang akan datang. Tabel 4.6 adalah tabel penggunaan alat pengendalian pencemaran udara untuk berbagai keadaan fisik senyawa pencemar.

 

Rancangan sistem pengelolaan udara di daerah industri meliputi semua langkah perbaikan dan metoda perlakuan yang menjamin hasil-guna dan ekonomis untuk penyelesaian masalah. Pengkajian yang rinci harus dilakukan untuk sistem yang lengkap. Penilaian masalah pencemaran udara untuk sistem produksi meliputi tahap-tahap :

a. penilaian,

b. kajian teknis dan rekayasa, dan

c. rancangan dan konstruksi.

Tahap penilaian masalah meliputi :

a. penyigian plant,

b. pengujian dan pengumpulan data,

c. penentuan kriteria rancangan, yang mencakup pengkajian watak efluen dengan Baku Mutu Lingkungan Udara.

Tahap kajian teknis dan rekayasa melaksanakan :

1. penilaian sistem dan teknologi pengendalian pencemaran,

a. sumber perbaikan,

b. metoda perlakuan yang memperhatikan cara pengumpulan, pendi-

nginan, dispersi, dan pembuangan, dan

c. perolehan kembali senyawa yang bernilai ekonomik.

Kajian ekonomik, yang meliputi investasi dan operasi

Tahap ketiga mencakup :

a. pemilihan sistem pengendalian, dan

b. rancangan proses dan rekayasa, serta konstruksi.

 

Sistem pengendalian pencemaran ini akan selalu memasang cerobong sebagai upaya untuk mengurangi konsentrasi senyawa pencemar pada saat pembebasan ke lingkungan. Rancangan cerobong ini harus memenuhi persyaratan tingkat konsentrasi di permukaan dan watak lingkungan udara yang meliputi kemantapan dan derajat inversi.

Industri-industri di Indonesia terutama industri milik negara telah menerapkan sistem pengendalian pencemaran udara, dan sistem ini terutama dikaitkan dengan proses produksi serta penanggulangan pencemaran debu. Masalah lain belum dirancang dengan seksama, meskipun Baku Mutu Emisi Udara untuk Sumber yang Tak-bergerak yang akan digunakan sebagai acuan di Indonesia telah diterbitkan. Jika rancangan sistem menggunakan acuan Baku Mutu Emisi Udara dari negara-negara yang sudah mantap dalam pengelolaan lingkungan udara, maka teknologi yang dipilih akan lebih mahal. Hal ini diakibatkan oleh peralatan yang telah diproduksi itu berdasarkan acuan Baku Mutu Emisi Udara yang berlaku di negara tersebut.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabel  7  Watak alat pengendalian pencemaran udara (5, 6, 8)

 

No Jenis Alat Bentuk  atau fasa Ukuran partikel optimum, mikron Konsentrasi optimum kg/m3 Batas Temperatur, 0C Efisiensi (%) Gaya Operasi Bentuk fisis kumpulan Keterangan
1 Gravity settling G  A  S       A  E  R  O  S  O  L  S >  50 >  0,011 370 <  50 Gravitasi Debu kering Baik sebagai pem-bersih awal
2 Siklon 5  -  25 >  0,002 370 50  -  90 Sentrifugal Debu kering  
3 Penapis <  1 >  0,0002 370 <  99   Debu kering Penapis/kantung pe-ka terhadap humidi-tas, kecepatan, tem-peratur
4 Menara percik 25 >  0,002 4  -  370 <  80   Cairan Pengolahan limbah diperlukan
5 Siklon basah >  5 >  0,002 4  -  370 <  80 Sentrifugal Cairan Asap tampak
6 Pencuci venturi <  1 >  0,0002 4  -  370 <  80   Cairan Korosi

Operasi dapat pada temperatur tinggi

7 Pengendap

Eletrostatik

<  1 >  0,0002 455 95  -  99 Listrik Debu kering Peka terhadap pe-rubahan sifat milik partikel
8 Penyerap gas   <  2 ppm

tanpa regenerasi

4  -  38

 

>  90   Cairan atau padatan Biaya awal dan ope-rasi  tinggi
      >  2 ppm      dengan regenerasi 4  -  38

 

>  90   Cairan atau padatan Biaya awal dan ope-rasi  tinggi
9 Insinerasi

langsung

  Uap mudah terbakar 1094 >  95   Nihil Biaya tinggi

 

Tabel 8.  Penerapan peralatan pengendalian pencemaran udara

            A  e  r  o  s  o  l  s

0,0001   0,001     0,01       0,1         1,0     10,0     100,0   1000,0

Pencemar  Gas   Diameter Partikel, mikron
             
                             
                  Fume Dust        

I

A B C D                    
                    Mist Spray      

 

                           
  E             Electrostatic precipitator Mechanical  

 

« F                   separator  

II

  « G           Wet Collector        

 

    « H IV       Packed Bed   Coarse Bed  

 

                           

 

              Electrostatic precipitators      
      «             Wet  Collector    

 

                High energy   Low Energy  

 

«                 Bag Filter      
III   «     V             Impingement  
      «                 separators  
                    Cyclone & mech. separators  

 

                      Settling chamber
                             

I. Watak pencemar, II. Pencemar Organik, III. Pencemar Anorganik, IV. Debu dan butiran,

V. Debu dan uap.

A.    Titik embun dan konsentrasi tinggi,              B.  Larut dalam air atau pelarut yang sesuai,

C.    Permukaan penyerap padat,                        D.  Uap mudah terbakar,

E.    Kondensor gas,                                          F.  Pencuci gas,

G.    Penyerap gas,                                            H.  Insinerasi atau Pembakaran Katalitik

 

Gambar-gambar 19, 20 dan 21 merupakan contoh penerapan teknologi pengendalian pencemaran dalam suatu plant. Gambar 19 menyatakan penggunaan Pengendap Elektrostatik dan gambar 21 menyatakan sistem pengendalian pencemaran yang dihubungkan dengan perolehan kembali senyawa yang memiliki nilai ekonomik.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

About nunulasa
Idealis yang realistis, Selalu Optimis dan Mudah Beradaptasi.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: