kaddek: Januari 2012

Limbah Gas

Pencemaran udara dapat disebabkan oleh sumber alami maupun sebagai hasil aktivitas manusia. Pada umumnya pencemaran yang diakibatkan oleb sumber alami sukar diketahui besarnya, walaupun demikian masih mungkin kita memperkirakan banyaknya polutan udara dan aktivitas ini. Polutan udara sebagai hasil aktivitas manusia, umumnya lebih mudah diperkirakan banyaknya, terlebih lagi jika diketahui jenis bahan, spesifikasi bahan, proses berlangsungnya aktivitas tersebut, serta spesifikasi satuan operasi yang digunakan dalam proses maupun pasca prosesnya. Selain itu sebaran polutan ke atmosfir dapat pula diperkirakan dengan berbagai macam pendekatan. Bagaimana cara memperkirakan banyaknya polutan yang keluar dari sistem operasi tertentu, serta pendekatan yang digunakan untuk memprediksi sebaran polutan tersebut ke atmosfir akan diuraikan pada pembahasan berikut ini.

Proses Pencemaran Udara

Semua spesies kimia yang dimasukkan atau masuk ke atmosfer yang "bersih" disebut kontaminan. Kontaminan pada konsentrasi yang cukup tinggi dapat mengakibatkan efek negatif terhadap penerima (receptor), bila ini terjadi, kontaminan disebat cemaran (pollutant).

Cemaran udara diklasifihasikan menjadi 2 kategori menurut cara cemaran masuk atau dimasukkan ke atmosfer yaitu: cemaran primer dan cemaran sekunder. Cemaran primer adalah cemaran yang diemisikan secara langsung dari sumber cemaran. Cemaran sekunder adalah cemaran yang terbentuk oleh proses kimia di atmosfer.

Sumber cemaran dari aktivitas manusia (antropogenik) adalah setiap kendaraan bermotor, fasilitas, pabrik, instalasi atau aktivitas yang mengemisikan cemaran udara primer ke atmosfer. Ada 2 kategori sumber antropogenik yaitu: sumber tetap (stationery source) seperti: pembangkit energi listrik dengan bakar fosil, pabrik, rumah tangga, jasa, dan lain-lain dan sumber bergerak (mobile source) seperti: truk, bus, pesawat terbang, dan kereta api.

Lima cemaran primer yang secara total memberikan sumbangan lebih dari 90% pencemaran udara global adalah:

a. Karbon monoksida (CO),

b. Nitrogen oksida (Nox),

c. Hidrokarbon (HC),

d. Sulfur oksida (SOx)

e. Partikulat.

Selain cemaran primer terdapat cemaran sekunder yaitu cemaran yang memberikan dampak sekunder terhadap komponen lingkungan ataupun cemaran yang dihasilkan akibat transformasi cemaran primer menjadi bentuk cemaran yang berbeda. Ada beberapa cemaran sekunder yang dapat mengakibatkan dampak penting baik lokal, regional maupun global yaitu:

a. CO2 (karbon monoksida),

b. Cemaran asbut (asap kabut) atau smog (smoke fog),

c. Hujan asam,

d. CFC (Chloro-Fluoro-Carbon/Freon),

e. CH4 (metana).

Unsur-unsur Pencemar Udara

a. Karbon monoksida (CO)

Pencemaran karbon monoksida berasal dari sumber alami seperti: kebakaran hutan, oksidasi dari terpene yang diemisikan hutan ke atmosfer, produksi CO oleh vegetasi dan kehidupan di laut. Sumber CO lainnya berasal dari sumber antropogenik yaitu hasil pembakaran bahan bakar fosil yang memberikan sumbangan 78,5% dari emisi total. Pencemaran dari sumber antropogenik 55,3% berasal dari pembakaran bensin pada otomotif.

b. Nitrogen oksida (NOx)

Cemaran nitrogen oksida yang penting berasal dari sumber antropogenik yaitu: NO dan NO2. Sumbangan sumber antropogenik terhadap emisi total ± 10,6%.

c. Sulfur oksida (SOX)

Senyawa sulfur di atmosfer terdiri dari H2S, merkaptan, SO2, SO3, H2SO4

garam-garam sulfit, garam-garam sulfat, dan aerosol sulfur organik. Dari cemaran tersebut yang paling penting adalah SO2 yang memberikan sumbangan ± 50% dari emisi total. Cemaran garam sulfat dan sulfit dalam bentuk aerosol yang berasal dari percikan air laut memberikan sumbangan 15% dari emisi total.

d. Hidrokarbon (HC)

Cemaran hidrokarbon yang paling penting adalah CH4 (metana) + 860/ dari emisi total hidrokarbon, dimana yang berasal dari sawah 11%, dari rawa 34%, hutan tropis 36%, pertambangan dan lain-lain 5%. Cemaran hidrokarbon lain yang cukup penting adalah emisi terpene (a-pinene p-pinene, myrcene, d-Iimonene) dari tumbuhan ± 9,2 % emisi hidrokarbon total. Sumbangan emisi hidrokarbon dari sumber antrofogenik 5% lebih kecil daripada yang berasal dari pembakaran bensin 1,8%, dari insineratc dan penguapan solvent 1,9%.

e. Partikulat

Cemaran partikulat meliputi partikel dari ukuran molekul s/d > 10 μm.

Partikel dengan ukuran > 10 μm akan diendapkan secara gravitasi dari atmosfer, dan ukuran yang lebih kecil dari 0,1 μm pada umumnya tidak menyebabkan masalah lingkungan. Oleh karena itu cemaran partikulat yang penting adalah dengan kisaran ukuran 0,1 - 10 μm. Sumber utama partikulat adalah pembakaran bahan bakar ± 13% - 59% dan insinerasi.

f. Karbondioksida (CO2)

Emisi cemaran CO2 berasal dari pembakaran bahan bakar dan sumber alami. Sumber cemaran antropogenik utama adalah pembakaran batubara 52%, gas alam 8,5%, dan kebakaran hutan 2,8%

g. Metana (CH4)

Metana merupakan cemaran gas yang bersama-sama dengan CO2, CFC, dan N2O menyebabkan efek rumah kaca sehingga menyebabkan pemanasan global. Sumber cemaran CH4 adalah sawah (11%), rawa (34%), hutan tropis (36%), pertambangan dll (5%). Efek rumah kaca dapat dipahami dari Gambar 30. Sinar matahari yang masuk ke atmosfer sekitar 51% diserap oleh permukaan bumi dan sebagian disebarkan serta dipantulkan dalam bentuk radiasi panjang gelombang pendek (30%) dan sebagian dalam bentuk radiasi inframerah (70%). Radiasi inframerah yang dipancarkan oleh permukaan bumi tertahan oleh awan. Gas-gas CH4, CFC, N2O, CO2 yang berada di atmosfer mengakibatkan radiasi inframerah yang tertahan akan meningkat yang pada gilirannya akan mengakibatkan pemanasan global.

h. Asap kabut fotokimia

Asap kabut merupakan cemaran hasil reaksi fotokimia antara O3, hidrokarbon dan NOX membentuk senyawa baru aldehida (RHCO) dan Peroxy Acil Nitrat (PAN) (RCNO5).

i. Hujan asam

Bila konsentrasi cemaran NOx dan SOX di atmosfer tinggi, maka akan diubah menjadi HNO3 dan H2SO4.

Adanya hidrokarbon, NO2, oksida logam Mn (II), Fe (II), Ni (II), dan Cu (II) mempercepat reaksi SO2 menjadi H2SO4.

HNO3 dan H2SO4 bersama-sama dengan HCI dari emisi HCI menyebabkan derajad keasaman (pH) hujan menjadi rendah <>

Pencemaran Udara Ambien

Kualitas udara ambien merupakan tahap awal untuk memahami dampak negatif cemaran udara terhadap lingkungan. Kualitas udara ambien ditentukan oleh: (1) kuantitas emisi cemaran dari sumber cemaran; (2) proses transportasi, konversi dan penghilangan cemaran di atmosfer.

Kualitas udara ambien akan menentukan dampak negatif cemaran udara terhadap kesehatan masyarakat dan kesejahteraan masyarakat (tumbuhan, hewan, material dan Iain-Iainnya)

Informasi mengenai efek pencemaran udara terhadap kesehatan berasal dari data pemaparan pada binatang, kajian epidemiologi, dan pada kasus yang terbatas kajian pemaparan pada manusia. Penelitian secara terus menerus dilakukan dengan tujuan:

(1) Menetapkan secara lebih baik konsentrasi dimana efek negatif dapat dideteksi,

(2) Menentukan korelasi antara respon manusia dan hewan terhadap cemaran,

(3) Mendapatkan informasi epidemiologi lebih banyak, dan

(4) Menjembatani gap informasi dan mengurangi ketidakpastian baku mutu yang sekarang diberlakukan.

Baku mutu kualitas udara lingkungan/ambien ditetapkan untuk cemaran yaitu: O3 (ozon), CO (karbon monoksida), NOX (nitrogen oksida), SO2 (sulfur oksida), hidrokarbon non-metana, dan partikulat. Baku Mutu Kualitas Udara Nasional Amerika (Tabel 13) yang telah dikaji oleh National Academics of Science and Environmental Protection Agency (NEPA) menetapkan baku mutu primer dan baku mutu sekunder.

Baku mutu primer ditetapkan untuk melindungi pada batas keamanan yang mencukupi (adequate margin safety) kesehatan masyarakat dimana secara umum ditetapkan untuk melindungi sebagian masyarakat (15- 20%) yang rentan terhadap pencemaran udara. Baku mutu sekunder ditetapkan untuk melindungi kesejahteraan masyarakat (material, tumbuhan, hewan) dari setiap efek negatif pencemaran udara yang telah diketahui atau yang dapat diantisipasi.

Berdasarkan baku mutu kualitas udara ambien ditentukan baku mutu emisi berdasarkan antisipasi bahwa dengan emisi cemaran dibawah baku mutu dan adanya proses transportasi, konversi, dan penghilangan cemaran maka kualitas udara ambien tidak akan melampaui baku mutunya. Salah satu contoh baku mutu emisi adalah untuk Pembangkit Daya Uap dengan Bahan Bakar Batubara.

Faktor emisi

Apabila sejumlah tertentu bahan bakar dibakar, maka akan keluar sejumlah tertentu gas hasil pembakarannya. Sebagai contoh misalnya batu bara yang umumnya. ditulis dalam rumus kimianya sebagai C (karbon), jika dibakar sempurna dengan 02 (oksigen) akan dihasilkan CO2 (karbon dioksida). Namun pada kenyataannya tidaklah demikian.

Ternyata untuk setiap batubara yang dibakar dihasilkan pula produk lain selain CO2, yaitu CO2 (karbon monoksida), HCHO (aldehid), CH4 (metana), NO2 (nitrogen dioksida), SO2 (sulfur dioksida) maupun Abu.

Produk hasil pembakaran selain CO2 tersebut, umumnya disebut sebagai polutan (zat pencemar).

Faktor emisi disini didefinisikan sebagai sejumlah berat tertentu polutan yang dihasilkan oleh terbakarnya sejumlah bahan bakar se/ama kurun waktu tertentu. Dari definisi ini dapat diketahui bahwa jika faktor emisi sesuatu polutan diketahui, maka banyaknya polutan yang lolos dari proses pembakarannya dapat diketahui jumlahnya persatuan waktu.

Sebaran polutan

Polutan yang diemisikan dari sistem akan tersebar ke atmosfer.

Konsentrasi polutan di udara sebagai hasil sebaran polutan dari sumber emisi dapat diperkirakan dengan berbagai pendekatan, diantaranya adalah dengan model kotak hitam (black box model), model distribusi normal Gaussian (Gaussian Model), dan model lainnya.

Plume rise (kenaikan kepulan asap)

Gerakan ke atas dari kepulan gas dari ketinggian cerobong (stack), hingga asap mengalir secara horisontal dikenal sebagai "plume rise" atau kenaikan kepulan asap. Kenaikan ini disebabkan adanya momentum akibat kecepatan vertikal gas maupun perbedaan suhu "flue gas" dengan udara ambien. Karena adanya plume rise ini, tinggi stack secara fisik tidak dapat digunakan pada persamaan Gauss.

Sebagai gantinya, tinggi stack perlu ditambah dengan tinggi kenaikan kepulan asap sehingga dikenal adanya tinggi stack efektif.

Korelasi Antara Pencemaran Udara dan Kesehatan

Pencemaran udara dapat menimbulkan gangguan kesehatan pada manusia melalui berbagai cara, antara lain dengan merangsang timbulnya atau sebagai faktor pencetus sejumlah penyakit. Kelompok yang terkena terutama bayi, orang tua dan golongan berpenghasilan rendah yang biasanya tinggal di kota-kota besar dengan kondisi perumahan dan lingkungan yang buruk. Menelaah korelasi antara pencemaran udara dan kesehatan, cukup sulit. Hal ini karena:

1. Jumlah dan jenis zat pencemar yang bermacam -macam.

2. Kesulitan dalam mendeteksi zat pencemar yang dapat menimbulkan bahaya pada konsentrasi yang sangat rendah.

3. Interaksi sinergestik di antara zat-zat pencemar.

4. Kesulitan dalam mengisolasi faktor tunggal yang menjadi penyebab, karena manusia terpapar terhadap sejumlah banyak zat-zat pencemar yang berbahaya untuk jangka waktu yang sudah cukup lama.

5. Catatan penyakit dan kematian yang tidak lengkap dan kurang dapat dipercaya.

6. Penyebab jamak dan masa inkubasi yang lama dari penyakitpenyakit (misalnya: emphysema, bronchitis kronik, kanker, penyakit jantung).

7. Masalah dalam ekstrapolasi hasil percobaan laboratorium binatang ke manusia.

Terdapat korelasi yang kuat antara pencemaran udara dengan penyakit bronchitis kronik (menahun). Walaupun merokok hampir selalu menjadi urutan tertinggi sebagai penyebab dari penyakit pernafasan menahun akan tetapi sulfur oksida, asam sulfur, partikulat, dan nitrogen dioksida telah menunjukkan sebagai penyebab dan pencetusnya asthma brochiale, bronchitis menahun dan emphysema paru.

Hasil-hasil penelitian di Amerika Serikat sekitar tahun 70-an menunjukkan bahwa bronchitis kronik menyerang 1 di antara 5 orang laki-laki Amerika umur antara 40-60 tahun dan keadaan ini berhubungan dengan merokok dan tinggal di daerah perkotaan yang udaranya tercemar.

Hubungan yang sebenarnya antara pencemaran udara dan kesehatan ataupun timbulnya penyakit yang disebabkannya sebetulnya masih belum dapat diterangkan dengan jelas betul dan merupakan problema yang sangat komplek. Banyak faktor-faktor lain yang ikut menentukan hubungan sebab akibat ini. Namun dari data statistik dan epidemiologik hubungan ini dapat dilihat dengan nyata.

Pada umumnya data morbiditas dapat dianggap lebih penting dan berguna daripada data mengenai mortalitas. Apalagi penemuan-penemuan kelainan fisiologik pada kehidupan manusia yang terjadi lebih dini sebelum tanda-tanda penyakit dapat dilihat atau pun dirasa, sebagai akibat dari pencemaran udara, jelas lebih penting lagi artinya. Tindakan pencegahan mestinya telah perlu dilaksanakan pada tingkat yang sedini mungkin.

WHO Inter Regional Symposium on Criteria for Air Quality and Method of Measurement telah menetapkan beberapa tingkat konsentrasi pencemaran udara dalam hubungan dengan akibatnya terhadap kesehatan/ lingkungan sebagai berikut:

Tingkat I : Konsentrasi dan waktu expose di mana tidak ditemui akibat apa-apa, baik secara langsung maupun tidak langsung.

Tingkat II : Konsentrasi di mana mungkin dapat ditemui iritasi pada panca indera, akibat berbahaya pada tumbuh-tumbuhan, pembatasan penglihatan atau akibat-akibat lain yang merugikan pada lingkungan (adverse level).

Tingkat III : Konsentrasi di mana mungkin timbul hambatan pada fungsi-fungsi faali yang fital serta perubahan yang mungkin dapat menimbulkan penyakit menahun atau pemendekan umur (serious level).

Tingkat IV : Konsentrasi di mana mungkin terjadi penyakit akut atau kematian pada golongan populasi yang peka (emergency level).

Beberapa cara menghitung/memeriksa pengaruh pencemaran udara terhadap kesehatan adalah antara lain dengan mencatat: jumlah absensi pekerjaan/dinas, jumlah sertifikat/surat keterangan dokter, jumlah perawatan dalam rumah sakit, jumlah morbiditas pada anak-anak, jumlah morbiditas pada orang-orang usia lanjut, jumlah morbiditas anggotaanggota tentara penyelidikan pada penderita dengan penyakit tertentu misalnya penyakit jantung, paru dan sebagainya.

Penyelidikan-penyelidikan ini harus dilakukan secara prospektif dan komparatif antara daerah-daerah dengan pencemaran udara hebat dan ringan, dengan juga memperhitungkan faktor-faktor lain yang mungkin berpengaruh (misalnya udara, kebiasaan makan, merokok, data meteorologik, dan sebagainya).

Penyakit yang disebabkan oleh pencemaran udara

Penyakit-penyakit yang dapat disebabkan oleh pencemaran udara adalah:

1) Bronchitis kronika. Pengaruh pada wanita maupun pria kurang lebih sama. Hal ini membuktikan bahwa prevalensinya tak dipengaruhi oleh macam pekerjaan sehari-hari. Dengan membersihkan udara dapat terjadi penurunan 40% dari angka mortalitas.

2) Emphysema pulmonum.

3) Bronchopneumonia.

4) Asthma bronchiale.

5) Cor pulmonale kronikum.

Di daerah industri di Republik Ceko umpamanya, dapat ditemukan prevalensi tinggi penyakit ini. Demikian juga di India bagian utara di mana penduduk tinggal di rumah-rumah tanah liat tanpa jendela dan menggunakan kayu api untuk pemanas rumah.

6) Kanker paru. Stocks & Campbell menemukan mortalitas pada nonsmokers di daerah perkotaan 10 kali lebih besar daripada daerah pedesaan.

7) Penyakit jantung, juga ditemukan 2 kali lebih besar morbiditasnya di daerah dengan pencemaran udara tinggi. Karbon-monoksida ternyata dapat menyebabkan bahaya pada jantung, apalagi bila telah ada tanda-tanda penyakit jantung ischemik sebelumnya. Afinitas CO terhadap hemoglobin adalah 210 kali lebih besar daripada O2 sehingga bila kadar COI-Ib sama atau lebih besar dari 50%, akin dapat terjadi nekrosis otot jantung. Kadar lebih rendah dari itu pun telah dapat mengganggu faal jantung. Scharf dkk (1974) melaporkan suatu kasus dengan infark myocard transmural setelah terkena CO.

8) Kanker lambung, ditemukan 2 kali Iebih banyak pada daerah dengan pencemaran tinggi.

9) Penyakit-penyakit lain, umpamanya iritasi mata, kulit dan sebagainya banyak juga dihubungkan dengan pencemaran udara. Juga gangguan pertumbuhan anak dan kelainan hematologik pernah diumumkan. Di Rusia pernah ditemukan hambatan pembentukan antibodi terhadap influenza vaccin di daerah kota dengan tingkat pencemaran tinggi, sedangkan di daerah lain pembentukannya normal.

Di Jepang sekarang secara resmi telah diakui oleh pemerintah pusat maupun daerah, sejumlah 7 macam penyakit yang berhubungan dengan pencemaran (pollution related diseases). yaitu:

 Bronchitis kronika

 Asthma bronchiale

 Asthrnatik bronchitis

 Emphysema pulmonum dan komplikasinya

 Minamata disease (karena pencemaran air dengan methyl-Hg)

 Itai-itai disease (karena keracunan cadmium khronik)

 Chronic arsenik poisoning (pencemaran air dan udara di tambangtambang AS).

Orang-orang dengan keterangan sah menderita penyakit ini, yang dianggap disebabkan oleh salah satu macam bahaya pencemaran, akan mendapat kompensasi akibat kerugian dan biaya perawatan dari penyakitnya oleh polluters.

Pengolahan Limbah Gas

Ada beberapa metode yang telah dikembangkan untuk penyederhanaan buangan gas. Dasar pengembangan yang dilakukan adalah absorbsi, pembakaran, penyerap ion, kolam netralisasi dan pembersihan partikel.

Pilihan peralatan dilakukan atas dasar faktor berikut:

– Jenis bahan pencemar (polutan)

– Komposisi

– Konsentrasi

– Kecepatan air polutan

– Daya racun polutan

– Berat jenis

– Reaktivitas

– Kondisi lingkungan

Desain peralatan disesuaikan dengan variabel tersebut untuk memperoleh tingkat efisiensi yang maksimum.

Kesulitannya sering terbentuk pada persediaan alat di pasaran.

Pilihan desain yang diinginkan tidak sesuai dengan kondisi limbah, sebab itu harus dibentuk desain baru. Kemampuan untuk mendesain peralatan membutuhkan keahlian tersendiri dan ini merupakan masalah tersendiri pula.

Di samping itu ada faktor lain yang harus dipertimbangkan yaitu nilai ekonomis peralatan. Tidakkah peralatan mencakup sebagian besar investasi yang tentu harus dibebankan pada harga pokok produksi. Permasalahannya bahwa ternyata kemudian biaya pengendalian menjadi beban konsumen.

Atas dasar pemikiran ini maka pilihan teknologi .pengolahan harus merupakan kebijaksanaan perlindungan konsumen baik dari sudut pencemaran itu sendiri maupun dari segi biaya.

Pada umumnya jenis pencemar melalui udara terdiri dari bermacam-macam senyawa kimia baik berupa limbah maupun bahan beracun dan berbahaya yang tersimpan dalam pabrik.

Limbah gas, asap dan debu melalui udara adalah:

1. Debu : Berupa padatan halus

2. Karbon monoksida : Gas tidak berwarna dan tidak berbau