Kimia Lingkungan

Pencemaran Udara oleh Industri dan Penanggulangannya

1. Pengantar

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

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

                                          Pencemaran Udara Oleh Industri

Industry selalu dikaitkan dengan sumber pencemar, karena industry merupakan kegiatan yang sangat tampak dalam pembebasan berbaggai senyawa kimia kedalam lingkungan alam. Pemerintah telah menerbitkan Undang-Undang No. 23 Tahun 1997 tentang Pokok-Pokok Pengelolaan Lingkungan Hidup.

2. Udara

Udara tersusun atas komponen-komponen gas utama nitrogen (N₂), oksigen (O₂), dan beberapa gas mulia serta jenis gas hasil kegiatan biologic dan kegiatan alami gunung berapi. Jadi, udara alami tidak pernaha dalam keadaan murni. Atmosfer dalam kenyataan merupakan system dinamik disamping watak nyata yang tidak berubah-rubah karena selalu saling bertukar alih dengan gas pembentuk udara secara berkesinambungan dari tumbuh-tumbuhan, kelautan dan makhluk hidup lainnya. Siklus gas dalam atmosfer mencakup berbagai proses fisik dan proses kimiawi. Berbagai jenis gas dihasilkan dari proses kimiawi di dalam atmosfer itu sendiri, proses biologic, kegiatan gunung berapi, peluruhan senyawa radioaktif dan kegiatan industry. Gas-gas ini juga disisihkan dari atmosfer oleh berbagai proses kimiawi, proses biologic dan proses fisik seperti pembentukan partikel, pengendapan dan penyerapan oleh air laut dan kulit bumi. Waktu tinggal suatu jenis molekul gas yang memasuki atmosfer berada dalam rentang hitungan jam hingga jutaan tahun yang bergantung pada jenis gas tersebut.

Sebagian jenis gas dapat dipandang sebagai pencemar udara (terutama jika konsentrasi gas itu melebihi dari tingkat konsentrasi latar normal) baik gas yang berasal dari sumber alami atau sumber yang berasal dari kegiatan manusia (anthropologic sources). Table 1 menyatakan konsentrasi gas di dalam atmosfer yang bersih dan kering pada permukaan tanah.

Table 1. Konsentrasi gas di dalam atmosfer 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
Hydrogen	H2	0.5	0.00005
Dinitrogen oksida	N2O	0.2	0.00002
Karbonmonoksida	CO	0.1	0.00001
Xenon	Xe	0.08	0.000008
Ozon	O3	0.02	0.000002
Ammonia	NH3	0.006	0.0000006
Nitrogen dioksida	NO2	0.001	0.0000001
Sulfur dioksida	SO2	0.0002	0.00000002
Hydrogen sulfida	H2S	0.0002	0.00000002

[Peave et al, 1986: 423]

Lapisan udara yang menjadi perhatian utama dalam kaitan dengan pencemaran adalah troposfer. Pada lapisan inilah terjadi peristiwa hujan asam. Hujan asam ini diakibatkan oleh reaksi dari gas SO_x dan NO_x dengan H₂O di dalam atmosfer serta sinar matahari yang menghasilkan asam kuat seperti asam sulfat (H₂SO₄) dan asam nitrat (H₂NO₃). Asam ini dapat merusak/mematikan tumbuhan, hewan bahkan manusia serta mmerusak bangunan. [Peave et al, 1986]

Jenis dan Pengaruh Senyawa Pencemar

Udara alami tidak pernah dalam keadaan murni, karena gas-gas missal SO₂, H₂S dan CO akan dibebaskan ke atmosfer akibat proses-proses alami yang berlangsung seperti pembusukan (putrefaction) tumbuhan atau bangkai, kebakaran hutan dan letusan gunung berapi. Gas dan partikel padat atau cair akan disebarkan oleh angin ke seluruh bagian dan sebagian partiikel ini akan mengendap akibat kecepatan yang dimiliki tidak dapat melawan gaya tarik bumi. Pencemaran alami dan pencemar dari berbagai kegiatan manusia mengakibatkan kualitas uudara tidak sesuai dengan kualitas udara bersih. Pengenceran senyawa-senyawa pencemar ini oleh udara tidak berlangsuung secara keseluruhan pada tiap ketinggian dan tiap saat. Difusi atmosferik adalah sangat kecil pada ketinggian 3000-4000 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.

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

1. Unsur karbon, seperti CO dan hidrokarbon
2. Unsur nitrogen, seperti NO dan NO₂
3. Unsur sulfur, seperti H₂S, SO₂ dan SO₃
4. Unsur halogen, seperti HF
5. Partikel padat atau cair
6. Senyawa beracun, dan
7. Senyawa radioaktif

Senyawa pencemar digolongkan sebagai: (a) senyawa pencemar primer, dan (b) senyawa pencemar sekunder. Senyawa pencemar primer adalah senyawa yang langsung dibebaskan dari sumber, sedangkan senyawa pencemar sekunder adalah senyawa baru yang terbentuk akibat interaksi dua atau lebih senyawa pencemar primer selama berada di atmosfer.

Lima jenis senyawa pencemar yang umum dikaitkan dengan pencemaran udara adalah (1) karbonmonoksida (CO), (2) oksida nitrogen (NO_x), (3) oksida sulfur (SO_x), (4) hidrokarbon dan (5) partikel/debu. Satuan konsentrasi yang digunakkan untuk menyatakan konsentrasi senyawa pencemar adalah µg/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 ºC dan 1 atm).

Karbonmonoksida

          Karbonmonoksida adalah senyawa yang mempunyai sifat tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa dan berupa gas pada temperature diatas -192 ºC (81 K) serta tidak larut dalam air. Pengaruh gasi ini pada tumbuh-tumbuhan tidak memiliki makna pada konsentrasi CO dibawah 100 ppm. [Stoker dan Seager, 1992]

Pengaruh gas ini pada konsentrasi tinggi mengakibatkan kematian pada manusia. Ppengaruh ini diakibattkan 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 uudara mengandung 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 hemoglobin pada O₂ atau COHb akan terbentuk lebih dulu daripada O₂Hb. Kehadiran COHb yang makin tinggi akan mengakibatkan pengaruh yang makin berat pada manusia. Table 2 menyatakan pengaruh % COHb dalam darah pada manusia.

Table 2. Pengaruh Konsentrasi COHb dalam Darah pada Manusia

% COHb dalam darah	Pengaruh
Kurang dari 1	Tidak ada
1.0 – 2.0	Perilaku lain
2.0 – 5.0	Pusat syaraf terganggu, kesulitan dalam pembedaan waktu atau terang dan gelap
>5.0	Gangguan jantung dan paru-paru
10 – 80	Lelah, pusing, pingsan, comma, kematian

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

1.    Reaksi penyisihan yang sangat lambat di atmosfer.

2.    Laut yang merupakan sumber gas ini.

3.    Ketidakmampuan tumbuhan untuk penyisihan gas dari atmosfer.

4.    Penyisihan yang berlangsung dengan cepat oleh mikroba tanah. [Stoker dan Seager, 1973]

Operasi penyisihan CO dari atmoosfer yang mencakupp “natural sinks” bergantung pada strain mikroba tanah khusus yang terlibat.
Nitrogen Oksida

          Rumus kimiawi NO_x digunakan untuk menyatakan gabungan oksida nitrogen NO (nitric oxide) dan NO₂ (nitrogen dioxide). Meskipun senyawa nitrogen yang lain juga ditemui, tetapi dua senyawa ini yang terlibat pencemaran udara di daerah urban. Ggas NO adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau, tetapi gas NO₂ berwarna merah coklat dan berbau yang menyengat dan menyesakkan. Gas NO dibebaskan ke atmosfer dalam jumlah yang lebih besar daripada NO₂. Persamaan reaksii pebentukan kedua senyawa ini dinyatakan sebagai:

N₂ +    O₂ →    2NO    [a]
2NO    +    O₂ →    2NO₂ [b]

Reaksi [a] berlangsung pada temperature diatas 1210 ºC yang merupakkan tempperatur pembakaran bahan bakar dengan udara.

Reaksi yang dapat bersaing adalah reaksi yang mencakup hidrokarbon yang terbebaskan bersama sama NOx. Antar aksi hidrokarbon menghasilkan reaksi yang tak seimbangdan 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 emisi global adalah 3 hari. Waktu tinggal ini menunjukkan peristiwa yang alami yang mencakup pula reaksi foto kimiawi yang menghasilkan penyusutan konsentrasi oksida ini. Hasil akhir dari proes oksida ini adalah asam nitrat yang akan mengendap dalam bentuk garam nitrat . pernyataan persamaan reaksi untuk peristiwa ini adalah:

2NO₂ + H₂O    →    HNO₃ + HNO₂

3NO₂ + H₂O    →    2HNO₃ + NO

Reaksi – reaksi yang berlangsung ini kurang bermakna. Jika perhitungan di dasarkan pada konsentrasi NO, NO₂, H₂O di daerah urban dan laju reaksi 0,1 pbb per jam. Hasil ini adalah sangat lambat bila 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    →    2HNO₃

Hal yang penting dilakukan pembentukan HNO₃ dan NO₂ berlangsung dengan cepat diikuti oleh pembentukan partikel yang mengandung senyawa nitrat pengaruh NO_x pada tumbuhan mengakibatkan kerusakan atau penyakit. Tetapi pengaruh langsung NO_x atau pengaruh senyawa pencemar skunder akibat siklus fotolitik NO₂ adalah sulit ditentukan. Kerusakan akibat NO₂ di udara tampak di daerah industry membebaskan NO_x dalam konsentrasi yang tinggi misalnya industry asam nitrat. Senyawa NO dan NO₂ adalah berbahaya bagi kesehatan manusia dan hewan. Hasil penelitian tentang uji kematian hewan menunjukan bahwa tingkat peracunan NO₂ adalah 4 kali lebih tinggi daripada tingkat peracunan NO. konsentrasi NO dalam udara ambient dinyatakan tidak berbahaya bagi kesehatan, tetapi bahaya akan timbul bila NO berubah ke NO₂ yang lebih beracun di atmosfir, NO₂ menyerang paru-paru dan pernafasan. Hasil pengujian dengan hewan menyatakan bahwa konsentrasi NO 100 ppm adalah konsentrasi yang mematikan bagi hewan.

Bahan juga akan mengalami kerusakan akibat pemaparan pada atmosfir yang mengandung gas NOx missal pemudaran warna textile. Korosi regangan pada logam paduan nikel dapat diakibatkan pula oleh senyawa NOx. Pegas relay telfon dapat dirusak oleh debu senyawa nitrat yang dibentuk oleh hasil reaksi senyawa NOx di atmosfir.

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 reaksi antara senyawa pencemar primer udara di atmosfir. Senyawa hidrokarbon yang dicakup dalam istilah pencemaran 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 membentuk fasa gas jika kandungan C di dalamnya adalah lebih kecil dari 5 bahkan kandungan atom C yang lebih banyak ditemui dalam senyawa hidrokarbon yang berbentuk fasa padat missal aspal dan batubara. Senyawa hidrokarbon yang dicakup dalam masalah pencemaran 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, aromatic, atau alisiklik.

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.

Sulfur Oksida

         Sulfur oxide (SO_x) mungkin adalah pencemar anthropogenic yang paling menyebar dan paling banyak dikaji diantara keseluruhan pencemar anthropogenic. Kelompok oxide ini mencakup enam jenis oxide yang berbeda: sulfur monoksida, sulfur trioxide, sulfur tetra oxide, sulfur sesquioxida, sulfur heptoxida. 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 µg/m3 (0,3 ppm), nilai ambang batas bau 1306 µg/m3 (0,5 ppm). Gas ini mudah larut dalam air 11,3 g/100 mL air pada 20 ºC dan memiliki bobot molekul 64,06 g/mol serta 2 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.

Gas SO₂ adalah relative mantap di dalam atmosfir dan dapat berlaku sebagai pelaku reduksi atau oxidasi. SO₂ menghasilkan SO₃, H₂SO₄ atau garam dari asam sulfat akibat dari reaksi komponen lain secara foto kimia atau reaksi katalitik di atmosfir. Reaksi – reksi yang berlangsung adalah:

SO₂ + H₂O    →    H₂SO₃

SO₃ + H₂O    →    H₂SO₄

Gas SO₂, H₂SO₄ dan garam sulfat cenderung mengganggu membrane saluran pernafasan dan jadi pemicu penyakit pernafasan kronis terutama bronchitis. 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 missal marmer, kapur, karbonat akan digantikan oleh sulfat dan akan terlarut oleh air. Gypsum CaSO₄ yang terbentuk akan terbasuh oleh air dan meninggalkan permukaan yang berlubang dan permukaan berubah warna.

Partikulat

           Partikulat atau padayan renik dapat berbentuk cairan atau padatan. Partikulat ini adalah bahan yang tersebar di udara baik cairan atau padatan yang merupakan agregat individu dengan ukuran yang lebih besar daripada molekul tunggal tetapi lebih kecil dari 500 µm. particulat ini dapat dipilah dan dibahas atas dasar warna fisik, kimia, dan biologic. Watak fisik meliputi ukuran proses pembentukan, watak pengendapan, dan watak optic. Watak kimia mencakup senyawa organic atau senyawa anorganik. Watak biologic berkaitan dengan jenis bakteri, spora atau virus. Ukuran partikulat merupakan watak fisik yang utama.

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

Asap adalah partikel yang halus akibat dari pembakaran tak sempurna senyawa organic missal tembakau, kayu atau batubara. Asap ini terutama disusun oleh karbon dan bahan lain dan berukuran 0,5-1 µm. Fumes adalah partikel yang halus dan merupakan hasil kondensasi uap bahan padat missal oksida seng, oxide timbale. Fumes ini dapat dihasilkan dari proses sublimasi, distilasi, kalsinasi,atau pencairan logam. Ukuran fumes adalah 0,03-0,3 µm.

Abu terbang berasal dari hasil pembakaran batubara yang berupa partikel tak terbakar yang semula dikandung oleh batubara. Ukuran abu ini berkisar 1-1000 µm. 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 disperse cairan. Ukuran kabut adalah kurang dari 10 µm. jika konsentrasi kabut ini tinggi, maka jarak pandang akan munurun. Spray merupakan partikel cairan yang dibentuk oleh proses atomisasi cairan awal missal pestisida dan herbisida. Ukuran partikel berkisar antara 10-1000 µm.

2. Pencemaran Udara

        Alam dan kegiatan manusia serta industry 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 energy ke dalam lingkungan udara akibat kegiatan alam dan manusia, sehingga temperature dan udara tidak sesuai lagi untuk tujuan pemanfaatan yang paling baik atau nilai linggkungan udara itu menurun.

Dampak lingkungan akibat pencemaran udara dapat diamati pada:

• Lingkungan fisik, dan
• Lingkungan kesehatan.

Dampak lingkungan fisik diakibatkan oleh padatan renik atau debu, gas-gas karbonmonoksida, hidrookarbon, nitrogen oksiida dan sulfur oksida. Dampak ini dapat mengakibatkan dampak lanjutan pada lingkungan kesehatan, yang terlihat pada:

1. Penurunan jarak pandang dan radiasi matahari,
2. Kenyamanan yang berkurang,
3. Kerusakan tanaman,
4. Percepatan kerusakan bahan konstruksi dan sifat tanah, dan
5. Peningkatan laju kematian atau jenis penyakit.

Ross [1972] menyatakan bahwa pencemaran udara yang merupakan akibat dari kegiatan manusia dibangkitkan oleh enam sumber utama:

1. Pengankutan
2. Kegiatan rumah tangga
3. Pembangkitan daya yang menggunakan bahan bakar minyak atau batubara
4. Pembakaran sampah
5. Pembakaran sisa pertanian dan kebakaran hutan
6. Pembakaran bahan bakar dan emisi proses.

      Industry memberikan bagian yang relative kecil pada pencemaran atmosferik jika dibandingkan dengan pengangkutan. Meskipun industry dalam kenyataan memberikan bagian yang kecil dalam emisi senyawa pencemar, tetapi suumber ini mudah diamati, karena industry meruppakan sumber pencemaran tiitik (point source of pollution). Bagian paling besar yang dibebaskan oleh industry adalah padatan renik atau debu. Debu ini memberikan dampak negative bagi lingkungan biotic dan fisik.

Meskipun industry memberikan sumbangan pada pencemaran atmosferik yang relative rendah, namun industry harus dan wajib melakukan penanggulangan pencemaran. Pengendalian pencemaran ini akan mengakibatkan tingkat:

1. Kesehatan masyarakat lebih baik
2. Kenyamanan hidup yang lebih tinggi
3. Resiko lebih rendah
4. Kerusakan meteri yang rendah
5. Kerusakan lingkungan lebih rendah atau menurun.

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

1. Jenis dan konsentrasi senyawa yang dibebaskan ke lingkungan,
2. Kondisi geografik, dan
3. Kondisi meteorologik.

Upaya pengendalian pencemaran udara oleh industry yang pertama kali adalah penanggulangan emisi debu, sedangkan penanggulangan emisi senyawa pencemar fasa gas sering diusahakan pada tingkat akhir. Maslah ini lebih menonjol, karena indutriawan 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 relative lebih tinggi, jika penambahan unit dilakukan pada waktu pabrik telah beroperasi.

3. Usaha Pengendalian Pencemaran Udara

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

            Usaha penanggulangan pencemaran udara ada dua macam:

• Penanggulangan secara non- teknis
• Penanggulangan secara teknis

Penanggulangan secara non- teknis

            Yaitu suatu usaha untuk mengurangi dan menanggulangi pencemaran lingkungan dengan cara menciptakan peraturan perundangan yang dapat merencanakan, mengatur dan mengawasi segala macam bentuk kegiatan industri dan teknologi sedemikian rupa sehingga tidak terjadi pencemaran lingkungan.

            Hal ini dapat dilakukan dengan cara memberikan gambaran secara jelas tentang kegiatan industri dan teknologi yang akan dilaksanakan disuatu tempat, meliputi:

1. Penyajian informasi lingkungan
2. Analisis dampak lingkungan
3. Perencanaan kawasan kegiatan industri dan teknologi
4. Menanamkan perilaku disiplin

Penanggulangan secara teknis

            Yaitu penanggulangan yang ditempuh dengan tindakan pada suatu industri tersebut.

Banyak cara yang dilakukan, antara lainnya:

1.      Mengubah proses

2.      Mengganti sumber energi

3.      Mengelola limbah

4.      Menambah alat bantu

5.      Perencanaan manajemen lalu lintas (pada sistem transportasi)

Pengendalian senyawa pencemar pada sumber merupakan upaya yang paling berhasil-guna bahkan pengendalian ini dapat mengghilangkan atau paling sedikit mengurangi kadar senyawa pencemar dalam aliran udara atau fasa yang dibebaskan ke lingkungan.

Pengendalian pencemaran dapat dicapai dengan pengubahan:

1. Jenis senyawa pembantu yang digunakan dalam proses
2. Jenis peralatan proses
3. Kondisi operasi, dan
4. 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 ini tidak dapat dihindarkan lagi, maka pemasangan alat untuk menangkap senyawa ini harus dilakukan. Secara umum penghilangan senyawa pencemar yang akan memasuki atmosfer adalah metoda yang didasarkan atas pengurangan (reduction) senyawa pencemar.

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 diantaranya:

• 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 dengan susunan filament gelas dengan jarak antar filament yang lebih kecil dari lintasan bebas rata-rata partikel.

• 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 bias digunakan untuk gas buang yang mengandung minyak atau debu higroskopik. Temperature gas buang dibatasi oleh komposisi bahan penapis.

• Pengendap elektrostatik

Alat ini memberikan tegangan tinggi pada aliran gas berkecepatan rendah. Debu yang telah menempel dapat dihilangkan secara beraturan dengan cara getaran. Keuntungan yang diperoleh adalah debu yang kering dengan ukuran rentang 0.3-0.5 mikron. Tetapi secara teoritik ukuran partikel yang dapat dikumpulkan tidak memiliki batas minimum.

• Pengumpul sentrifugal

Pemisah debu dari aliran gas didasarkan atas gaya sentrifugal yang dibangkitkan oleh bantik saluran masuk alat. Gaya ini melemparkan partikel ke dinding dan gas berputar (vortex) sehingga 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.

• Pemisah inersia

Pemisah ini bekerja atas gaya inersia yang dimiliki oleh partikel di dalam aliran gas. Pemisahan 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.

• 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.

• Menara percik

Prinsip kerja pada menara percik ini adalah aliran gas yang berkecepatan rendah bersentuhan dengan aliran air yang bertekanan tinggi dalam bentuk butir. Alat ini merupakan alat yang relative 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.

• Siklon basah

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.

• Pemisahan venturi

Rancangan pemisahan venturi ini didasarkan atas kecepatan gas yang tinggi dan berkisar antara 30-150 meter per detik pada bagian yang disempitkan dan gas bersentuhan dengan butir air yang dimasukan di daerah itu. Alat ini dapat memisahkan partikel hingga ukuran 0.1 mikron dan gas yang larut dalam air.

• Tumbukan pada piringan yang berlubang

Alat ini disusun oleh piringan yang berlubang dan gas yang lewat orifis ini berkecepatan 10 hingga 30 meter per detik. Gas ini membentur lapisan air hingga membentuk percikan air. Percikan ini akan bertumbukan dengan penyekat dan air akan meyerap 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.

• Menara dengan packing

Prinsip penyerapan gas dilakukan dengan cara persentuhan cairan dan gas di daerah antara packing. Aliran gas dan cairan dapat searah arus maupun berlawanan arah arus atau aliran melintang. Rancangan baru alat ini dapat menyerap debu yang lebih besar dari 10 mikron.

• 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 filament.

• 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.

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 dari suatu proses, jika sasaran utama adalah penghilangan gas yang beracun atau mudah terbakar.

Debu ditemui dalam berbagai ukuran, bentuk, komposisi kimia, densitas (trace, apparent, bulk density), daya kohesi, sifat higroskopik dan lain-lain. Variable yang aneka ragam ini mengakibatkan pemilihan alat dan system pengendalian pencemaran udara oleh debu dan gas harus berhubungan dengan sasaran masalah pembersihan gas dan watak kinerja alat disamping penilaian ekonomik.

Penggunaan alat pengendalian pencemaran di dalam suatu system 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 system dan teknologi pengendalian pencemaran udara dalam industry.

4. 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 factor 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 udaram 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. System pengendalian ini harus diawali dengan memahami watak emisi senyawa pencemar dan lingkungan penerima. Teknologi pengendalian yang sempurna akan membutuhkan biaya yang besar sekali sehubungan dengan dimensi alat, kebutuhan energy, keselamatan kerja dan mekanisme reaksi.

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

• Watak gas buang atau efluen
• Tingkat pengurangan yang dibutuhkan
• Teknologi komponen alat pengendalian pencemaran
• Kemungkinan perolehan senyawapencemar yang bernilai ekonomik.

Watak efluen merupakan factor penentu dan tidak dapat digunakan untuk penyelesaian semua jenis pengendalian pencemaran. Jadi watak fisik kimia dan eluen dan lingkungan penerima harus di fahami dengan baik. Kemungkinan fenomena sinergetik yang dapat berlangsunghars dapat di perkirakan, jika perubahan watak atau komposisi effluent atau proses produksi dapat berlangsung dalam waktu yang akan datang.

Rancangan system penglolaan udara di daerah industry meliputi semua langkah perbaikan dan metode perlakuan yang menjamin hasil guna yang ekonomis untuk penyelesaian masalah. Pengkajian yang rinci harus dilakukan untuk system yang lengkap. Penilaian masalah pencemaran udara untuk system produksi meliputi tahap-tahap :

• Rancangan dan konstruksi

1.    Tahapan penialain masalah, meliputi :

1.    Penyigian plant

2.    Pengujian dan pengumpulan data

3.    Penentuan kriteria rancangan yang mencakup pengkajian watak efluaen dengan baku mutu lingkungan udara

2.    Tahap kajian teknis dan rekayasa, yaitu melaksanakan:

1.    Penilaian system dan teknologi pengendalian pencemaran, yang meliputi: (1) Sumber perbaikan, (2) Metode perlakuan yang memperhatikan cara pengumpulan, pendidikan, disperse dan pembuangan, dan (3) Perolehan kembali senyawa yang bernilai ekonomik.

2.    Kajian ekonomik yang meliputi investasi dan operasi

3.    Tahap rancangan dan konstruksi, meliputi:

1.    Pemilihan system pengendalian

2.    Rancangan proses dan rekayasa serta konstruksi

Sistem pengendalian pencenmaran ini akan selalu memasang cerobong sebagai upaya untuk mengurangi konsentrasi senyawa pencemar pada saat pembebasan ke udara. Rancangan cerobong ini harus memiliki persyaratan tingkat konsentrasi di permukaan dan watak lingkungan udara yang meliputi kemantapan dan derajat inversi.         Industri telah menerapkan system pengendalian pencemaran udara dan system ini terutama dikaitkan dengan proses produksi serta penanggulangan pencemaran debu. Masalah ini belum dirancang secara seksama, meskipun baku mutu emisi udara untuk sumber yang tak bergerak yang akan digunakan sebagai acuan di Indonesia telah di terbitkan jika rancangan system menggunakan baku mutu dari emisi udara dari Negara yang sudah mantap dalam pengelolaan lingkungan udara, maka teknilogi yang di pilih akan lebih mahal. Hal ini diakibatkan oleh peralatan yang telah diproduksi itu berdasarkan acuan baku mutu emisi udara yang brlaku di Negara tersebut.

Read More