Ayasha Sagita 15308072

Ayasha Sagita 15308072
Pencemaran Udara oleh
Industri
Komponen di dalam 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
volum)
(ppm 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
(%
Ayasha Sagita 15308072
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 SOx dan NOx 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.
Jenis dan Pengaruh Senyawa Pencemar Udara
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
Ayasha Sagita 15308072
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:
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
Unsur karbon, seperti CO dan hidrokarbon
Unsur nitrogen, seperti NO dan NO2
Unsur sulfur, seperti H2S, SO2 dan SO3
Unsur halogen, seperti HF
Partikel padat atau cair
Senyawa beracun, dan
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 (NOx), (3) oksida sulfur (SOx), (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).
Nitrogen Oksida
Karakteristik
Rumus kimiawi NOx 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.
Reaksi NO di Udara
Ayasha Sagita 15308072
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 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
Pengaruh NO di Lingkungan
Hal yang penting dilakukan pembentukan HNO3 dan NO2 berlangsung dengan cepat diikuti
oleh pembentukan partikel yang mengandung senyawa nitrat pengaruh NOx pada tumbuhan
mengakibatkan kerusakan atau penyakit. Tetapi pengaruh langsung NOx atau pengaruh
senyawa pencemar skunder akibat siklus fotolitik NO2 adalah sulit ditentukan.
Ayasha Sagita 15308072
Sumber Polusi NO di Industri
Kerusakan akibat NO2 di udara tampak di daerah industry membebaskan NOx 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
Karakteristik
Uraian hidrokarbon sebagai senyawa pencemar sering dikaitkan dengan photochemical
oxidant. Senyawa hidrokarbon adalah senyawa primer pencemar udara danphotochemical
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.
Sumber Polusi Hidrokarbon di Industri
Senyawa hidrokarbon akan membentuk fasa gas jika kandungan C di dalamnya adalah lebih
kecil dari 5 bahkan kandungan atom C yang lebih banyak ditemuidalam 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. Senyawasenyawa ini dapat berupa senyawa alifatik, aromatic, atau alisiklik.
Ayasha Sagita 15308072
Partikulat
Karakteristik
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.
Klasifikasi
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.
Ayasha Sagita 15308072
Efek Polusi Udara di Industri
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:
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.
Sumber Pencemaran Udara di Industri
Ross [1972] menyatakan bahwa pencemaran udara yang merupakan akibat dari kegiatan
manusia dibangkitkan oleh enam sumber uutama:
a.
b.
c.
d.
e.
f.
Pengankutan
Kegiatan rumah tangga
Pembangkitan daya yang menggunakan bahan bakar minyak atau batubara
Pembakaran sampah
Pembakaran sisa pertanian dan kebakaran hutan
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.
Pengendalian Kesehatan Keselamatan Kerja
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:
a. Jenis senyawa pembantu yang digunakan dalam proses
b. Jenis peralatan proses
c. Kondisi operasi, dan
d. Keseluruhan
proses
produksi
itu
sendiri.
Ayasha Sagita 15308072
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:
a. 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.
b. 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.
Electrostatic Precipitator
c. 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.
Ayasha Sagita 15308072
d. 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.
e. 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.
f. 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.