BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga). Di mana masyarakat bermukim, di sanalah berbagai jenis limbah akan dihasilkan. Ada sampah, ada air kakus (black water), dan ada air buangan dari berbagai aktivitas domestik lainnya (grey water). Pencemaran udara dapat disebabkan oleh sumber alami maupun sebagai hasil aktivitas manusia. Zat pencemar melalui udara diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu partikel dan gas. Limbah gas sangat berbahaya jika dikeluarkan terlalu berlebihan, baik untuk kesehatan pada manusia, maupun untuk lingkungan sekitar kita. Maka dari itu melalui makalah ini, kami akan berbagi sedikit tentang pemaparan limbah gas dan penanganannya.
1.2
Tujuan Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk media pembelajaran tambahan kami agar lebih banyak mempunyai referensi tentang pengolahan limbah gas serta jmakalah ini untuk memenuhi salah satu tugas Mata Kuliah Teknologi Buangan Industri.
1.3
Rumusan Masalah 1. 2. 3. 4.
Bagaimana proses pencemaran limbah gas? Apa saja unsur-unsur dari limbah gas? Bagaimana pengaruhnya limbah gas untuk kesehatan manusia? Bagaimana cara penanganan limbah gas tersebut?
BAB II PEMBAHASAN LIMBAH GAS
1
2.1.
Pengertian Udara adalah media pencemar untuk limbah gas. Limbah gas atau asap yang diproduksi pabrik keluar bersamaan dengan udara. Secara alamiah udara mengandung unsur kimia seperti O2, N2, NO2,CO2, H2 dan Jain-lain. Penambahan gas ke dalam udara melampaui kandungan alami akibat kegiatan manusia akan menurunkan kualitas udara. 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. Zat pencemar melalui udara diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu partikel dan gas. Partikel adalah butiran halus dan masih rnungkin terlihat dengan mata telanjang seperti uap air, debu, asap, kabut dan fume. Sedangkan pencemaran berbentuk gas hanya aapat dirasakan melalui penciuman (untuk gas tertentu) ataupun akibat langsung. Gas-gas ini antara lain SO 2, NOx, CO, CO2, hidrokarbon dan lain-lain. Untuk beberapa bahan tertentu zat pencemar ini berbentuk padat dan cair. Karena suatu kondisi temperatur ataupun tekanan tertentu bahan padat/cair itu dapat berubah menjadi gas. Baik partikel maupun gas membawa akibat terutama bagi kesehatan,manusia seperti debu batubara, asbes, semen, belerang, asap pembakaran,uap air, gas sulfida, uap amoniak, dan lain-lain.
2
Pencemaran yang ditimbulkannya tergantung pada jenis limbah, volume yang lepas di udara bebas dan lamanya berada dalam udara. Jangkauan pencemaran melalui udara dapat berakibat luas karena faktor cuaca dan iklim turut mempengaruhi.Pada malam hari zat yang berada dalam udara turun kembali ke bumi bersamaan dengan embun. Adanya partikel kecil secara terus menerus jatuh di atap rumah, di permukaan daun pada pagi hari menunjukkan udara mengandung partikel. Kadang-kadang terjadi hujan masam. 2.2
Proses Pencemaran Udara / Gas Gambar 2.1 Pencemaran Udara Di Industri (Reni Desmiarti, 2014) 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), 3
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 pencemaran 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.
CFC (Chloro-Fluoro-Carbon/Freon),
d.
CH4 (metana).
2.3 Unsur-Unsur Pencemar Udara / Gas 1) 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. 2) Nitrogen Oksida (NOx) Cemaran nitrogen oksida yang penting berasal dari sumber antropogenik yaitu: NO dan NO2. Sumbangan sumber antropogenik terhadap emisi total ± 10,6%. 3) Sulfur Oksida (SOX)
4
Senyawa sulfur di atmosfer terdiri dari H 2S, merkaptan, SO2, SO3, H2SO4 garamgaram 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. 4) 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%.
5) 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. 6) 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% 7) Metana (CH4)
5
Metana merupakan cemaran gas yang bersama-sama dengan CO 2, CFC, dan N2O menyebabkan efek rumah kaca sehingga menyebabkan pemanasan global. Sumber pencemaran 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. 8) 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).
2.4 Permasalahan Akibat Limbah Gas 2.4.1 Global Warming Seringkali kita mendengar orang bicara “bumi yang kita huni menjadi panas” atau “bumi kita tidak sejuk kembali”. Kalimat tersebut adalah benar. Sebelum era teknologi dan industri modern, bumi yang kita huni memiliki kualitas udara yang lebih sejuk dibandingkan sekarang. Sebab di zaman itu, kota-kota besar masih dipenuhi pepohonan dan hutan pun masih hijau nan lebat. Namun dengan kemajuan teknologi dan peningkatan jumlah penduduk menyebabkan kebutuhan di lapisan demografi (lapisan kehidupan manusia) semakin meningkat, yang bahkan menyebabkan tergesernya kelestarian alam yang menjadi sumber kehidupan kita.
6
Menurut WWF (World Wildlife Fund) yang merupakan organisasi peduli lingkungan dan penggalangan dana pelestarian alam dunia, Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki kawasan hutan terbesar kedua di dunia, yaitu di Kalimantan, Papua dan Sumatera. Hutan kita adalah paru-paru dunia. Namun semakin kesini, banyak sekali penebangan hutan yang dilakukan secara legal maupun ilegal. Penebangan tersebut menyebabkan pasokan oksigen dari hutan ke atmosfir semakin berkurang. Selain kurangnya pasokan oksigen, kita sebagai penduduk bumi malah mengemisikan polutan gas berbahaya ke atmosfir. Salah satu polutan yang paling sering kita jumpai di kehidupan sehari-hari adalah Karbon Dioksida (CO 2). Gas karbon dioksida dihasilkan secara alami dari proses pernapasan dan pembakaran sempurna dari berbagai macam senyawa hidrokarbon. Bahan bakar kendaraan bermotor dan senyawa hidrokarbon yang mengalami pembakaran tak sempurna menghasilkan CO2, asap dan jelaga. Gas CO 2 apabila terhisap dalam konsentrasi yang tinggi dapat menyebabkan pingsan, karena menggantikan fungsi oksigen di dalam darah yang berikatan dengan hemoglobin. Hal ini dapat mengganggu sistem metabolisme tubuh. Semakin meningkatnya jumlah penduduk, kendaraan bermotor dan industri yang menggunakan bahan bakar akan menghasilkan CO2 dalam jumlah yang banyak. Sedangkan kita tahu di Indonesia, populasi pepohonan semakin berkurang. Padahal pepohonan memiliki fungsi sebagai pengikat CO2. Apabila ini terjadi terus menerus, keseimbangan CO2 di alam menjadi terganggu. Kadar CO2 yang berlebih akan membentuk lapisan CO2 di atmosfir. Lapisan ini dapat meneruskan sinar ke Bumi namun ketika sinar matahari dipantulkan lagi oleh Bumi, sinar tersebut akan dipantulkan kembali oleh lapisan CO 2 ke Bumi. Keadaan inilah yang menyebabkan suhu di permukaan meningkat secara menyeluruh, atau kita sebut dengan pemanasan global. Jika lapisan tersebut semakin meningkat seolah-olah berfungsi seperti lapisan kaca yang sukar melepas panas. Dampak ini dinamakan efek rumah kaca (green house effect).
7
Efek rumah kaca ini sangat terasa sekali. Berdasarkan survei WWF, gunung es di Afrika Selatan sudah mencair hingga setengahnya karena meningkatnya suhu bumi. Bila es mencair, maka permukaan air laut semakin naik. Hal ini dikuatkan oleh penduduk di garis pantai selatan pulau Jawa yang biasanya bisa berjalan di pasir pantai di kejauhan kini harus semakin mundur ke utara, seperti di tempat wisata Pangandaran. Selain naiknya permukaan air laut, beberapa kota di negara Paraguay harus terkena dampak dari pemanasan global ini. Paraguay memiliki iklim yang sama seperti Indonesia, tapi ketika siang hari suhunya bisa mencapai 490C. Bahkan dikabarkan bahwa penduduk disana sudah bisa menggoreng makanan di atas aspal. Di Indonesia, Jakarta yang di era 80-an masih dibilang sejuk. Namun semakin kesini, jumlah penduduknya bertambah sehingga pepohonan dibabat habis. Apabila kita mengunjungi Jakarta, udara yang kita hirup terasa kering dan panas. Hal itu disebabkan karena banyaknya polutan gas di udara serta kurangnya pasokan oksigen dari pepohonan. Belum lagi karena wilayahnya yang padat, maka emisi polutan gas ke atmosfir lebih besar dibandingkan kota lainnya. Oleh karena itu Jakarta panas seperti kota di dalam rumah kaca. 2.4.2 Emisi Karbon Jumlah kendaraan di Indonesia semakin bertambah, terutama di kota-kota besar. Dengan meningkatnya jumlah kendaraan, maka meningkat pula polutan gas yang dikeluarkan knalpot ke udara. Gas-gas hasil pembakaran tersebut adalah karbon dioksida dan karbon monoksida. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, senyawa karbon dioksida adalah hasil pembakaran sempurna hidrokarbon. Meskipun senyawa ini masih dapat bisa diserap oleh pepohonan, tetapi apabila masuk ke dalam tubuh dalam konsentrasi yang berlebih (10-20%) dapat menyebabkan gangguan metabolisme dalam darah.
8
Berbeda dengan karbon monoksida. Senyawa ini adalah hasil pembakaran tidak sempurna dari hidrokarbon. Senyawa ini memiliki sifat tidak berbau, tidak berwarna dan sangat beracun, serta tidak dapat diserap oleh tanaman. Senyawa ini dapat mengikat hemoglobin dalam darah. Seseorang yang keracunan gas ini akan mati lemas karena kekurangan oksigen dalam darah untuk melakukan proses metabolisme tubuh. Hal ini merupakan ancaman bagi kesehatan manusia. Dengan semakin bertambahnya jumlah kendaraan, maka emisi karbon monoksida semakin bertambah. Bila hal ini terus menerus terjadi, maka manusia jadi kesulitan mendapatkan udara segar bebas polutan. Dengan kesulitan tersebut dapat memungkinkan orang tersebut sakit dan mengeluarkan biaya pengobatan. Sebuah studi pada 2012 atas kerjasama Kementrian Lingkungan Hidup dan UNEP memperkirakan besarnya biaya kesehatan penduduk Jakarta yang telah dikeluarkan pada 2010 terkait pencemaran udara Dengan asumsi biaya perawatan minimal hingga maksimal, biaya tersebut berkisar Rp.697,9 milyar hingga Rp.38,5 triliun. Biaya besar tersebut akibat penyakit yang berkaitan dengan pencemaran udara seperti
asma,
infeksi
saluran
pernapasan
atas
(ISPA),
pneunomia,
broncopneumonia dan penyempitan saluran pernapasan/paru kronis.
2.4.3 Hujan Asam Hujan adalah bagian dari siklus hidrologi, dimana air laut menguap dan terbawa ke daratan hingga turun hujan. Hujan secara alami memiliki nilai pH sedikit dibawah enam dan karbon dioksida yang larut dalam air sehingga membentuk asam lemah. Asam ini sangat bermanfaat untuk mineral dalam tanah karena dibutuhkan oleh tanaman dan hewan. Namun di era ini, jumlah industri semakin banyak. Industri melepas gas-gas pencemar yang memberikan polusi di udara. Gas-gas tersebut tertiup berkilo9
kilometer dari tempat asalnya, namun jatuh di tempat lain dalam bentuk hujan. Apabila hujan tersebut sangat asam, dapat menyebabkan kerugian seperti gatalgatal pada kulit, memudahkan proses perkaratan logam, tidak bisa dimanfaatkan oleh tanaman dan hewan dalam tanah, serta menyebabkan penyakit paru-paru. Hujan asam terdiri dari dua yaitu dekomposisi kering dan dekomposisi basah. Hujan kering adalah pencemaran udara dalam bentuk kabut. Sedangkan hujan basah adalah turunnya air hujan dimana air tersebut bersifat sangat asam dan sangat merusak. Kota-kota di Indonesia yang terancam terkena hujan asam salah satunya Bandung. Tanpa kita sadari, ternyata asap pabrik dari wilayah industri di Jakarta berkumpul di kota kembang dan mencemarkan udara dalam bentuk partikel-partikel kering. Hujan asam terjadi karena terjadinya reaksi beberapa senyawa polutan, antara lain: 1. Senyawa Belerang Senyawa belerang merupakan gas pencemar udara dalam bentuk oksida belerang (SO2, SO3, dan gas H2S). Oksida belerang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar kendaraan bermotor, asap pabrik dan pembakaran batu bara. Batas kadar SO2 pada udara bersih adalah 0,002 bpj. Dalam jumlah sedikit SO2 dapat menyebabkan batuk-batuk dan sesak napas, dan dalam jumlah yang besar SO2 akan merusak sistem pernapasan pada bronkus, tenggorokan dan paru-paru. SO2 dalam udara bebas berbentuk SO3 sebagai oksida asam yang mudah bereaksi dengan air membentuk asam sulfat. Reaksi pembentukan asam sulfat dapat terjadi di udara sehingga air hujan yang bereaksi bersifat asam. 2. Senyawa Nitrogen Senyawa Nitrogen merupakan gas pencemar misalnya oksida nitrogen (NO, NO2) dan 2 Amoniak (NH3). Oksida nitrogen secara alami dapat terbentuk dari reaksi gas nitrogen dan gas oksigen di udara dengan
10
bantuan petir. Batas gas NO2 adalah 0,001 bpj. Gangguan kesehatan akibat gas NO2 yaitu gangguan sistem saluran pernapasan, mata terasa perih dan menyebabkan hujan asam. 2.4.4 Kota Dengan Oksigen Kaleng Pernahkah kita melihat tabung oksigen di rumah sakit yang digunakan untuk membantu seseorang yang sulit bernapas agar bisa bernapas? Di China, oksigen sudah dikemas dalam bentuk kaleng dan dijual bebas. Kita sebagai makhluk yang diberi kesehatan harus bersyukur karena masih diberikan kemampuan untuk bernapas, terutama karena oksigen yang masih berlimpah di Indonesia. Jumlah Industri semakin bertambah sehingga polutan gas pun semakin banyak. Begitupun dengan Beijing China. Kota metropolitan yang biasanya cerah kini harus diselimuti kabut tebal setiap hari. Kabut ini berasal dari polusi pabrikpabrik. Bahkan tingkat polusi di Beijing sudah melampaui batas/skala. Berdasarkan WHO, angka rata-rata konsentrasi partikel polusi terkecil tidak boleh melebihi 25 mikrogram. Udara sudah dinyatakan berbahaya untuk dihirup bila angkanya melebihi 100 mikrogram. Dan berdasarkan Pusat Pemantauan Lingkungan Kota Beijing, angka polusi kota menunjukkan 393 mikrogram. Level tersebut menandakan udara di ibukota sangat tercemar.
2.4.5 Penyakit yang Disebabkan Oleh Pencemaran Udara / Gas 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.
11
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
maupun daerah,
secara
sejumlah
resmi 7
telah
diakui
oleh pemerintah pusat
macam penyakit yang
berhubungan
dengan pencemaran (pollution related diseases). yaitu: 1) 2) 3) 4) 5) 6)
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)
12
7)
Chronic arsenik poisoning (pencemaran air dan udara di tambang tambang 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. 2.4.6 Penanganan Limbah Gas Pencemaran udara sebenarnya dapat berasal dari limbah berupa gas atau materi partikulat yang terbawah bersama gas tersebut. Berikut akan dijelaskan beberapa cara menangani pencemaran udara oleh limbah gas dan materi partikulat yang terbawah bersamanya. 1) ·
Mengontrol Emisi Gas Buang Gas-gas buang seperti sulfur oksida, nitrogen oksida, karbon monoksida, dan hidrokarbon dapat dikontrol pengeluarannya melalui beberapa metode. Gas sulfur oksida dapat dihilangkan dari udara hasil pembakaran bahan bakar dengan cara desulfurisasi menggunakan filter basah (wet scrubber). Mekanisme kerja filter basah ini akan dibahas lebih lanjut pada pembahasan berikutnya, yaitu mengenai metode menghilangkan materi partikulat, karena filter basah juga digunakan untuk menghilangkan materi partikulat. Gas nitrogen oksida dapat dikurangi dari hasil pembakaran kendaraan bermotor dengan cara menurunkan suhu pembakaran. Produksi gas karbon monoksida dan hidrokarbon dari hasil pembakaran kendaraan bermotor dapat dikurangi dengan cara memasang alat pengubah katalitik (catalytic converter) untuk menyempurnakan pembakaran. Selain cara-cara yang disebutkan diatas, emisi gas buang juga dapat dikurangi kegiatan pembakaran bahan bakar atau mulai menggunakan sumber bahan bakar alternatif yang lebih sedikit menghasilkan gas buang yang merupakan polutan.
2)
Menghilangkan Materi Partikulat Dari Udara Pembuangan Ada beberapa metode yang telah dikembangkan
untuk
penyederhanaan buangan gas. Dasar pengembangan yang dilakukan adalah
13
absorbsi, pembakaran, penyerap ion, kolam netralisasi dan pembersihan partikel. Pilihan peralatan dilakukan atas dasar faktor berikut : 1.
Jenis bahan pencemar (polutan)
2.
Komposisi
3.
Konsentrasi
4.
Kecepatan air polutan
5.
Daya racun polutan
6.
Berat jenis
7.
Rekativitas
8.
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. Disamping 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. Teknologi pengendalian harus dikaji secara seksama agar penggunaan alat tidak berlebihan dan kinerja yang diajukan oleh pembuat alat dapat dicapai dan memenuhi persyaratan perlindungan lingkungan. Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan teknologi pengendalian dan rancangan sistemnya adalah:
14
1. Sifat gas buang atau efluen 2. Tingkat pengurangan limbah yang dibutuhkan 3. Teknologi komponen alat pengendalian pencemaran 4. Kemungkinan perolehan senyawa pencemar yang bernilai ekonomi Industri-industri di Indonesia terutama industri milik negara telah menerapkan sistem pengendalian pencemaran udara dan sistem ini terutama dikaitkan dengan proses produksi seta penanggulangan pencemaran debu. Pengendalian pencemaran akan membawa dampak positif bagi lingkungan karena hal tersebut akan menyebabkan kesehatan masyarakat yang lebih baik, kenyamanan hidup lingkungan sekitar yang lebih tinggi, resiko yang lebih rendah, kerusakan materi yang rendah, dan yang paling penting ialah kerusakan lingkungan yang rendah. Faktor utama yang harus diperhatikan dalam pengendalian pencemaran ialah karakteristik dari pencemar dan hal tersebut bergantung pada jenis dan konsentrasi senyawa yang dibebaskan ke lingkungan, kondisi geografik sumber pencemar, dan kondisi meteorologis lingkungan. Pengendalian pencemaran udara dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu pengendalian pada sumber pencemar dan pengenceran limbah gas. Pengendalian pada sumber pencemar merupakan metode yang lebih efektif karena hal tersebut dapat mengurangi keseluruhan limbah gas yang akan diproses dan yang pada akhirnya dibuang ke lingkungan. Didalam sebuah pabrik kimia, pengendalian pencemaran udara terdiri dari dua bagian yaitu penanggulangan emisi debu dan penanggulangan emisi senyawa pencemar. Alat-alat pemisah debu bertujuan untuk memisahkan debu dari aliran gas buang. Debu dpat ditemui dalam berbagai ukuran, bentuk, komposisi kimia, densitas, daya kohesi, dan sifat higroskopik yang berbeda. Maka dari itu, pemilihan alat pemisah debu yang tepat berkaitan dengan tujuan akhir pengolahan dan juga aspek ekonomis. Secara umum alat pemisah debu dapat diklasifikasikan menurut prinsip kerjanya :
15
a. Filter Udara Filter udara dimaksudkan untuk yang ikut keluar pada cerobong atau stack, agar tidak ikut terlepas ke lingkungan sehingga hanya udara bersih yang saja yang keluar dari cerobong. Filter udara yang dipasang ini harus secara tetap diamati (dikontrol), kalau sudah jenuh (sudah penuh dengan abu/ debu) harus segera diganti dengan yang baru. Jenis filter udara yang digunakan tergantung pada sifat gas buangan yang keluar dari proses industri, apakah berdebu banyak, apakah bersifat asam, atau bersifat alkalis dan lain sebagainya. b. Pengendap Siklon Pengendap Siklon atau Cyclone Separators adalah pengedap debu / abu yang ikut dalam gas buangan atau udara dalam ruang pabrik yang berdebu. Prinsip kerja pengendap siklon adalah pemanfaatan gaya sentrifugal dari udara / gas buangan yang sengaja dihembuskan melalui tepi dinding tabung siklon sehingga partikel yang relatif “berat” akan jatuh ke bawah. Ukuran partikel / debu / abu yang bisa diendapkan oleh siklon adalah antara 5 u – 40 u. Makin besar ukuran debu makin cepat partikel tersebut diendapkan. c. Filter Basah Nama lain dari filter basah adalah Scrubbers atau Wet Collectors. Prinsip kerja filter basah adalah membersihkan udara yang kotor dengan cara menyemprotkan air dari bagian atas alt, sedangkan udara yang kotor dari bagian bawah alat. Pada saat udara yang berdebu kontak dengan air, maka debu akan ikut semprotkan air turun ke bawah. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dapat juga prinsip kerja pengendap siklon dan filter basah digabungkan menjadi satu. Penggabungan kedua macam prinsip kerja tersebut menghasilkan suatu alat penangkap debu yang dinamakan. d. Pegendap Sistem Gravitasi Alat pengendap ini hanya digunakan untuk membersihkan udara kotor yang ukuran partikelnya relatif cukup besar, sekitar 50 u atau lebih.
16
Cara kerja alat ini sederhana sekali, yaitu dengan mengalirkan udara yang kotor ke dalam alat yang dibuat sedemikian rupa sehingga pada waktu terjadi perubahan kecepatan secara tiba-tiba (speed drop), zarah akan jatuh terkumpul di bawah akibat gaya beratnya sendiri (gravitasi). Kecepatan pengendapan tergantung pada dimensi alatnya. Alat yang bekerja dengan prinsip ini memanfaatkan perbedaan gaya gravitasi dan kecepatan yang dialami oleh partikel. Alat ini akan bekerja dengan baik untuk partikel dengan ukuran yang lebih besar dari 40 mikron dan tidak digunakan sebagai pemisah debu tingkat akhir.
Di industri terdapat juga beberapa alat yang dapat memisahkan debu dan gas secara bersamaan (simultan). Alat-alat tersebut memanfaatkan sifat-sifat fisik debu sekaligus sifat gas yang dapat terlarut dalam cairan. Beberapa metoda umum yang dapat digunakan untuk pemisah secara simultan ialah : 1. Menara percik Prinsip kerja menara percik ialah mengkontakkan aliran gas yang berkecepatan rendah dengan aliran air yang bertekanan tinggi dalam bentuk butiran. Alat ini merupakan alat yang relatif sederhana dengan kemampuan penghilangan sedang (moderate). Menara percik mampu mengurangi kandungan debu dengan rentang ukuran diameter 10-20 mikron dan gas yang larut dalam air.
2. Siklon basah Modifikasi dari siklon ini dapat menangani gas yang berputar lewat percikan air. Butiran air yang mengandung partikel dan gas yang terlarut akan dipisahkan dengan aliran gas utama atas dasar gaya sentrifugal. Slurry dikumpulkan dibagian bawah siklon. Siklon jenis ini lebih baik
17
daripada menara percik. Rentang ukuran debu yang dapat dipisahkan ialah antara 3-5 mikron. 3. Pemisah venture Metode pemisahan venturi didasarkan atas kecepatan gas yang tinggi pada bagian yang disempitkan dan kemudian gas akan bersentuhan dengan butir air yang dimasukkan di daerah sempit tersebut. Alat ini dapat memisahkan ppartikel hingga ukuran 0,1 mikron dan gas yang larut di dalam air. 4. Tumbukan orifice plate Alat ini disusun oleh piringan yang berlubang dan gas yang lewat orifis ini membentur lapisan air hingga membentuk percikan air. Percikan ini akan bertumbukan dengan penyekat dan air akan menyerap gas serta mengikat debu. Ukuran partikel paling kecil yang dapat sdiserap ialah 1 mikron. 5. Menara dengan packing Prinsip penyerapan gas dilakukan dengan cara mengkontakkan cairan dan gas diantara packing. Aliran gas dan cairan dapat mengalir secara cocurrent, counter-current, ataupun cross-current. Ukuran debu yang dapat diserap ialah debu yang berdiameter lebih dari 10 mikron.
6. Pencuci dengan pengintian Prinsip yang diterapkan adalah pertumbuhan inti dengan kondensasi dan partikel yang dapat ditangani ialah partikel yang berdiameter hingga 0,01 mikron serta dikumpulkan pada permukaan filamen. 7. Pembentur turbulen
18
Pembentur turbulen pada dasarnya ialah penyerapan partikel dengan cara mengalirkan aliran gas lewat cairan yang berisi bola-bola pejal. Partikel dapat dipisahkan dari aliran gas karena bertumbukkan dengan bola-bola tersebut. Efisiensi penyerapan gas bergantung pada jumlah tahap yang digunakan.
e. Pengendap Elektrostatik Alat pengendap elektrostatik digunakan untuk membersihkan udara yang kotor dalam jumlah (volume) yang relatif besar dan pengotor udaranya adalah aerosol atau uap air. Alat ini dapat membersihkan udara secara cepat dan udara yang keluar dari alat ini sudah relatif bersih. Alat pengendap elektrostatik ini menggunakan arus searah (DC) yang mempunyai tegangan antara 25 – 100 kv. Alat pengendap ini berupa tabung silinder di mana dindingnya diberi muatan positif, sedangkan di tengah ada sebuah kawat yang merupakan pusat silinder, sejajar dinding tabung, diberi muatan negatif. Adanya perbedaan tegangan yang cukup besar akan menimbulkan corona discharga di daerah sekitar pusat silinder. Hal ini menyebabkan udara kotor seolah – olah mengalami ionisasi. Kotoran udara menjadi ion negatif sedangkan udara bersih menjadi ion positif dan masing-masing akan menuju ke elektroda yang sesuai. Kotoran yang menjadi ion negatif akan ditarik oleh dinding tabung sedangkan udara bersih akan berada di tengah-tengah silinder dan kemudian terhembus keluar. Alat ini mengalirkan 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 dari penggunaan pengendap elektrostatik ini ialah didapatkannya debu yang kering dengan ukuran rentang 0,2 – 0,5 mikron. Secara teoritik seharusnya partikel yang terkumpulkan tidak memiliki batas minimum.
19
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:
Debu : Berupa padatan halus Karbon monoksida : Gas tidak berwarna dan tidak berbau Karbon dioksida : Gas, tidak berwarna, tidak berbau Oksida nitrogen : Gas, berwarna dan berbau Asap : Campuran gas dan partikel berwarna hitam: CO2 dan
SO2 Belerang dioksida : Tidak berwarna dan herbau tajam Soda api : Kristal Asam chlorida : Berupa larutan dan uap Asam sulfat : Cairan kental Amoniak : Gas tidak berwarna, berbau Timah hitam : Gas tidak berwarna Nitro karbon : Gas tidak berwarna Hidrogen fluorida : Gas tidak berwarna Nitrogen sulfida : Gas, berbau Chlor : Gas, larutan dan berbau Merkuri : Tidak berwarna, larutan
f. Pemisah Brown Alat pemisah debu yang bekerja dengan prinsip ini menerapkan prinsip gerak 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 anatar filamen yang lebih kecil dari lintasan bebas rata-rata pertikel. g. Penapisan Deretan penapis atau filter bag akan dapat menghilangkan debu hingga 0,1 mikron. Susunan penapis ini dapat digunakan untuk gas buang yang mengandung minyak atau debu higroskopik. h. Pengumpul sentrifugal Pemisahan debu dari aliran gas didasarkan pada gaya sentrifugal yang dibangkitkan oleh bentuk saluran masuk alat. Gaya ini melemparkan patikel ke dinding dan gas berputar (vortex) sehingga debu akan menempel di dinding serta terkumpul pada dasar alat. Alat 20
yang menggunakan prinsip ini digunakan untuk pemisahan partikel dengan rentang ukuran diameter hingga 10 mikron lebih. i. Pemisah inersia Pemisah ini bekerja atas gaya inersia yang dimiliki oleh partikel dalam aliran gas. Pemisah ini menggunakan susunan penyekat sehingga partikel akan bertumbukan dengan penyekat dan akan dipisahkan dari aliran fasa gas. Alat yang bekerja berdasarkan prinsip inersia ini bekerja dengan baik untuk partikel yang berukuran hingga 5 mikron. Selain metode-metode di atas, dari literature yang ditulis oleh Desy Fatma tahun 2017, Berikut ini beberapa langkah pengolahan limbah gas agar dapat menangani terjadinya pencemaran udara serta materi- materi partikulat yang terbawa limbah gas tersebut: 1. Pengurangan gas buang Gas- gas berbahaya yang terkandung di dalam limbah gas perlu untuk dikontrol jumlahnya supaya tidak mencemari udara yang ada di sekitar kita. ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengontrol jumlah gas berbahaya ini, antara lain:
Desulfurisasi. Cara ini dapat dilakukan dengan menggunakan filter
basah
atau
wet
scrubber. Desulfurisasi
ini
dapat
menghilangkan gas sulfur oksida sebagai hasil pembakaran bahan bakar. Selain sulfur oksida, cara ini juga dapat mengontrol jumlah gas- gas buang lainnya seperti nitrogen oksida, karbon monoksida, dan hidrokarbon.
Menurunkan suhu pembakaran. Cara ini dapat dilakukan dengan cara memasang alat pengubah katalitik dengan tujuan menyempurnakan pembakaran. Gas – gas buang yang dapat
21
dikontrol dengan menggunakan alat ini antara lain adalah nitrogen oksida, karbon monoksida dan hidrokarbon.
Menggunakan bahan bakar alternatif. Penggunaan bahan bakar alternatif juga dapat menjadi cara menangani pencemaran udara oleh adanya limbah gas. Pakailah bahan bakar yang lebih ramah lingkungan dan tidak banyak mengandung bahan- bahan kimia yang berbahaya.
2. Penggunaan metode fisik- kimia Metode fisik dan kimia dapat dilakukan untuk memurnikan gas buangan agar lebih ramah lingkungan. Metode fisik- kimia ini dilakukan berdasarkan perubahan fase atau penyerapan pada suatu adsorban, yang dijelaskan sebagai berikut: Metode fase gas Metode ini digunakan untuk menyamarkan bau busuk yang tidak disukai dengan memberikan bau- bauan yang enak. Pada dasarnya metode ini bukan untuk menghilangkan gas, namun hanya untuk menyamarkan saja.
Metode fase cair Metode ini merupakan metode yang digunakan untuk penyerapan gas yang memiliki tingkat kelarutan yang tinggi pada zat cair. Gas buangan
dialirkan kemudian dikontakkan
dengan senyawa
penyerap gas (adsorban) yang mana pada umumnya menggunakan air (baca: jenis-jenis air). Kemudian adsorban akan dimurnikan
22
kembali jika memungkinkan, dimanfaatkan untuk penggunaan lainnya, atau dibuang. Metode fase padat Metode ini digunakan untuk penyerapan gas oleh senyawa penyerap atau adsorban dalam bentuk padat. Proses ini dimulai dengan melarikan gas dan mengontakkannya dengan dengan adsorban padat. Molekul gas akan terserap dan terkondensasi di permukaan adsorban secara fisik maupun kimia. Contoh salah satu adsorban yang sering digunakan adalah arang aktif. Arang aktif ini banyak bentuknya. Arang aktif dalam bentuk granular banyak digunakan sebagai penyerap bau dan juga warna. Arang aktif dalam bentuk serat banyak digunakan untuk menyerap bau dan warna pula. Arang aktif jenis serat ini mempunyai daya serap yang lebih tinggi daripada jenis granular. Daya serap secara fisik dan kimia ini hanya berlangsung selama 2 hingga 3 hari saja sebelum mencapai titik jenuh. Metode pembakaran Metode ini dilakukan dengan cara membakar langsung gas senyawa organik pada tingkat suhu yang cukup sehingga dapat menghasilkan karbondioksida dan air. Namun metode ini mempunyai kelemahan, yaitu membutuhkan biaya yang lumayan besar, sehingga banyak orang menghindari metode ini. Itulah beberapa cara yang dapat kita lakukan untuk mengolah limbah gas agar nantinya tidak terlalu mencemari udara. Cara- cara tersebut dapat dilakukan secara indivial maupun kolektif. Sehingga kita bisa memulainya dari diri sendiri kemudian kepada masyarakat.
23
2.4.7 Siklus Biogeokimia Materi yang menyusun tubuh organisme berasal dari bumi. Materi yang berupa unsur-unsur terdapat dalam senyawa kimia yang merupakan Materi dasar makhluk hidup dan tak hidup. Siklus biogeokimia atau siklus organikanorganik adalah siklus unsur atau senyawa kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi jugs melibatkan reaksireaksi kimia dalam lingkungan abiotik sehingga disebut siklus biogeokimia. Siklus-siklus tersebut antara lain: siklus air, siklus oksigen, siklus karbon, siklus nitrogen, dan siklus sulfur. Di sini hanya akan dibahas 3 macam siklus, yaitu siklus nitrogen, siklus fosfor, dan siklus karbon. 2.4.8 Siklus Nitrogen (N2)
Gambar 2.2 Siklus Nitrogen (Reni Desmiarti, 2014)
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer, yaitu 80% dari udara. Nitrogen bebas dapat ditambat/difiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang. Nitrogen bebas juga dapat bereaksi 24
dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat/ petir. Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3), ion nitrit (N02- ), dan ion nitrat (N03- ). Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain, misalnya Marsiella crenata. Selain itu, terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung, yakni Azotobacter sp. yang bersifat aerob dan Clostridium sp. yang bersifat anaerob. Nostoc sp. dan Anabaena sp. (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen. Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia. Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri. Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit, yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan. Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan, nitrat diubah menjadi amonia kembali, dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara. Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem. Emisi karbon dioksida, suhu global yang semakin meningkat, lapisan es yang meleleh dan perubahan iklim mewarnai pemberitaan di jagad raya ini setiap hari. Tetapi apakah perhatian kita yang berlebihan untuk karbon dioksida telah menutup mata kita terhadap ancaman yang disebabkan oleh unsur lain yang lebih berbahaya? Unsur yang dimaksud disini, yang merupakan tersangka baru pemanasan global, adalah nitrogen, dan mengabaikannya bisa mengarah pada kerugian besar bagi kesehatan manusia dan lingkungan. Nitrogen Alam Nitrogen adalah bagian penting dari kehidupan. Tanaman, hewan dan bakteri semuanya menggunakan nitrogen dalam satuan pembentuk fundamental yang disebut asam amino, dan asam-asam amino ini bersatu membentuk protein. Protein tidak hanya memungkinkan kita untuk tumbuh dan berfungsi dengan baik, tetapi juga membentuk basis dari hampir setiap reaksi kimia dalam tubuh mausia.
25
Sumber nitrogen kita yang utama adalah atmosfer, dimana nitrogen terdapat sebagai gas nitrogen (N2). Akan tetapi, dalam bentuk gas, nitrogen sangat lembam (tidak reaktif) dan hanya sedikit organisme yang mampu memanfaatkannya. Proses alami pengambilan gas nitrogen dan konversinya menjadi senyawasenyawa yang bermanfaat dikenal sebagai fiksasi nitrogen, dan dilakukan oleh bakteri pengikat-nitrogen. Bakteri ini “mengikat” nitrogen menjadi senyawa yang mengandung nitrogen lainnya: amonia (NH3). Amonia lebih terjangkau secara biologis dibanding gas nitrogen dan digunakan oleh bakteri penitrifikasi untuk membentuk nitrit (NO 2) dan kemudian nitrat (NO3). Nitrat-nitrat ini adalah bentuk nitrogen yang bisa diolah tanaman, sehingga merupakan bentuk yang menyalurkan nitrogen ke dalam rantai makanan. Tetapi jika semua nitrogen atmosfer pada akhirnya mengakhiri perjalanan pada tanaman atau hewan, maka akan segera terjadi kekurangan. Untungnya ada bakteri denitrifikasi yang melengkapi siklus tersebut dan mengonversi nitrat kembali menjadi N2 yang lembam. Siklus ini secara alami diregulasi oleh kecepatan dimana bakteri bisa merubah satu senyawa menjadi senyawa lainnya, dan oleh jumlah bakteri yang tersedia dalam tanah. Di masa lalu, ini menyebabkan ketersediaan nitrogen berada pada ambang batas alami untuk digunakan di biosfer setiap saat. Akan tetapi, kemajuan-kemajuan teknologi secara dramatis telah meningkatkan batas alami ini, dan konsekuensinya adalah ketidakterjangkauan nitrogen. Lalu apa yang akan terjadi? Nitrogen diambil dari atmosfer dan dikonversi oleh bakteri menjadi senyawasenyawa nitrogen yang bisa digunakan tanaman dan hewan.©EPA Penyebab overdosis nitrogen Awal mula Revolusi Industri menorehkan perubahan besar yang sangat mempengaruhi keseimbangan nitrogen. Pembakaran bahan bakar fosil besarbesaran seperti batubara dan minyak melepaskan kadar nitrogen oksida yang tinggi (termasuk oksida nitrat atau N2O) sebagai asap. Masalah nitrogen semakin
26
parah pada Perang Dunia I dengan dikembangkannya proses Haber-Bosch, yang memungkinkan gas N2 lembam dibuat menjadi amonia tanpa menggunakan bakteri pengikat nitrogen. Amonia yang dihasilkan menjadi sumberdaya yang berharga dan bisa digunakan untuk membuat pupuk murah di perkebunan. Kontributor lain bagi kadar nitrogen yang meningkat adalah pembakaran pohon dan tanaman untuk pertanian, dan pembuatan pabrik nilon. Tetapi dengan menganggap industri dan pertanian yang sukses sebagai faktor yang sangat krusial di seluruh penjuru dunia, apakah kita benar-benar akan berhenti membuat senyawa-senyawa nitrogen bermanfaat secara buatan dan Apakah kita ingin kembali ke ambang batas alami siklus nitrogen. Manusia perlu merasa khawatir karena Ada dua unsur pokok yang dipengaruhi oleh senyawa-senyawa nitrogen ini, yaitu kesehatan manusia dan lingkungan. Jika oksida nitrat (N2O) mencapai stratosfer, ia membantu merusak lapisan ozon, sehingga menghasilkan tingkat radiasi UV yang lebih tinggi dan risiko kanker kulit serta katarak yang meningkat. Ironisnya, jika N 2O lebih dekat ke permukaan Bumi ia sebetulnya bisa membuat ozon, yang mana bisa menjadi kabut di siang hari yang cerah. Kabut terkait dengan masalah-masalah pernapasan, kerusakan paru-paru, risiko kanker yang meningkat dan melemahnya sistem kekebalan. Seperti dampaknya pada ozon, nitrogen oksida terlarut dalam air atmosferik membentuk hujan asam, yang mengkorosi batuan dan barang logam dan merusak bangunan-bangunan. Pada tahun 1967, sebuah jembatan di Sungai Ohio ambruk akibat korosi hujan asam; tanaman (termasuk tanaman pangan kita) dan bahkan manusia juga berisiko. Hubungan-hubungan antara hujan asam, penyakit Alzheimer dan kerusakan otak telah diduga, serta dengan berbagai masalah pernapasan. Jadi secara keseluruhan, bukan berita baik! Tapi masalah yang terjadi semakin luas. Penggunaan pupuk secara berlebihan di lahan dan senyawa-senyawa nitrogen dalam pakan hewan menyebabkan pelepasan nitrogen ke dalam arus air dan sungai. Alga, yang pertumbuhannya biasanya dihambat oleh ketersediaan nitrogen, menggunakan banjir nitrogen ini untuk tumbuh diluar kendali, sehingga mengarah pada kerumunan alga yang
27
besar. Ini menggunakan semua oksigen di air dan memblokir masuknya cahaya, sehingga secara perlahan-lahan membunuh kehidupan akuatik dan mencegah tanaman-tanaman bawah laut untuk berfotosintesis. Mengkhawatirkannya, kadar nitrogen di danau-danau Norwegia telah bertambah dua kali lipat dalam sepuluh tahun terakhir, dan di Eropa barat, jumlah senyawa nitrogen yang dideposisikan lebih dari 100 kali kadar alami. Kembali ke daratan, kadar nitrogen yang lebih tinggi dalam tanah berarti bahwa sedikit tanaman yang mampu bertahan karena tidak dapat berkompetisi. Tanamantanaman in cenderung adalah tanaman-tanaman yang mampu dengan cepat memanfaatkan kelebihan nitrogen untuk pertumbuhan yang cepat, sehingga menyisakan lebih sedikit sumberdaya dan lebih banyak naungan untuk spesies lain. Ini bisa menyebabkan banyak spesies tanaman yang menjadi punah, dan pada gilirannya akan memiliki efek insidental terhadap semua hewan, serangga dan burung-burung yang menggunakannya. Banyak tanah tandus kaya spesies di Belanda yang telah diambil alih oleh hutan-hutan yang kurang spesies karena alasan ini. Terakhir, nitrogen oksida berkontribusi bagi pemanasan global. Walaupun konsentrasi oksida nitrat di atmosfer sangat rendah dibanding karbon dioksida, potensi pemanasan global oksida nitrat adalah sekitar 300 kali lebih besar. Jadi walaupun karbon dioksida menyebabkan perubahan iklim dan masalah-masalah yang terkait dengannya, senyawa-senyawa nitrogen bisa menyebabkan masalah yang lebih buruk. Senyawa-senyawa nitrogen memiliki potensi pemanasan global yang lebih besar, bisa mengarah pada masalah perubahan iklim yang lebih besar, dan menyebabkan malapetakan bagi kesehatan dan lingkungan. Jadi apa yang bisa kita lakukan? 2.5 Cara mengatasi Saat ini, 80% senyawa nitrogen di atmosfer berasal dari sumber manusia. Masalah ini adalah produk sampingan dari masyarakat kita yang sangat tergantung pada teknologi, tetapi didalamnya terdapat solusi. Inovasi teknologi yang serupa bisa digunakan untuk mengurangi emisi, dan pengonversi katalitik bisa mengonversi 28
nitrogen oksida menjadi gas nitrogen yang tidak berbahaya. Pemerintah juga bisa memegang peranan. Di California, ladang-ladang besar dengan lebih dari seribu ternak sapi perah sekarang ini harus meminta lisensi ke Air Resources Board, yang mengontrol kadar pelepasan dalam jumlah banyak dari hewan. Sebenarnya ada satu solusi yang dijamin dapat mengatasi masalah nitrogen ini: mengurangi jumlah nitrogen yang kita gunakan untuk bahar bakar dalam kehidupan sehari-hari. Ini semuanya baik, tetapi seperti halnya dengan semua solusi bagi masalah-masalah besar, solusi ini juga akan sangat sangat sulit diterapkan. a. Siklus Fosfor
Gambar 2.3 Siklus Fosfor (Reni Desmiarti, 2014)
Di alam, fosfor terdapat dalam dua bentuk, yaitu senyawa fosfat organik (pada tumbuhan dan hewan) dan senyawa fosfat anorganik (pada air dan tanah). Fosfat organik dari hewan dan tumbuhan yang mati diuraikan oleh dekomposer (pengurai) menjadi fosfat anorganik. Fosfat anorganik yang terlarut di air tanah atau air laut akan terkikis dan mengendap di sedimen laut. Oleh karena itu, fosfat 29
banyak terdapat di batu karang dan fosil. Fosfat dari batu dan fosil terkikis dan membentuk fosfat anorganik terlarut di air tanah dan laut. Fosfat anorganik ini kemudian akan diserap oleh akar tumbuhan lagi. Siklus ini berulang terus menerus.
b. Siklus Karbon dan Oksigen
Gambar 2.4 Siklus Karbon Dioksida (Reni Desmiarti, 2014)
Di atmosfer terdapat kandungan CO2 sebanyak 0.03%. Sumber-sumber CO2 di udara berasal dari respirasi manusia dan hewan, erupsi vulkanik, pembakaran batubara, dan asap pabrik. Karbon dioksida di udara dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk berfotosintesis dan menghasilkan oksigen yang nantinya akan digunakan oleh manusia dan hewan untuk berespirasi.
30
Hewan dan tumbuhan yang mati, dalam waktu yang lama akan membentuk batubara di dalam tanah. Batubara akan dimanfaatkan lagi sebagai bahan bakar yang juga menambah kadar C02 di udara.
Gambar 5. Siklus Oksigen (Reni Desmiarti, 2014) Di ekosistem air, pertukaran C02 dengan atmosfer berjalan secara tidak langsung. Karbon dioksida berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang akan terurai menjadi ion bikarbonat. Bikarbonat adalah sumber karbon bagi alga yang memproduksi makanan untuk diri mereka sendiri dan organisme heterotrof lain. Sebaliknya, saat organisme air berespirasi, CO2 yang mereka keluarkan menjadi bikarbonat. Jumlah bikarbonat dalam air adalah seimbang dengan jumlah C02 di air.
31
32
BAB III PENUTUP 3.1
Kesimpulan
1. Salah satu limbah yang saat ini sangat diperhatikan adalah limbah gas yang mencemarkan udara. Limbah gas/asap adalah limbah yang memanfaatkan udara sebagai media. 2. Zat pencemar melalui udara diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu partikel dan gas. Partikel adalah butiran halus dan masih mungkin terlihat dengan mata telanjang seperti uap air, debu, asap, kabut dan fume. Sedangkan pencemaran berbentuk gas hanya dapat dirasakan melalui penciuman (untuk gas tertentu) ataupun akibat langsung. Gas-gas ini antara lain SO 2, NOX, CO, CO2, hidrokarbon dan lain-lain. 3. Terdapat berbagai macam kejadian merugikan yang diakibatkan oleh limbah gas yaitu pemanasan global, hujan asam, asap tebal industri dan gangguan alat pernapasan. 4. Pengendalian pencemaran udara dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu pengendalian pada sumber pencemar dan pengenceran limbah gas. Pengendalian pada sumber pencemar merupakan metode yang lebih efektif karena hal tersebut dapat mengurangi keseluruhan limbah gas yang akan diproses dan yang pada akhirnya dibuang ke lingkungan. 5. Didalam sebuah pabrik kimia, pengendalian pencemaran udara terdiri dari dua bagian yaitu penanggulangan emisi debu dan penanggulangan emisi senyawa pencemar. Alat-alat pemisah debu bertujuan untuk memisahkan debu dari aliran gas buang. Debu dapat ditemui dalam berbagai ukuran, bentuk, komposisi kimia, densitas, daya kohesi, dan sifat higroskopik yang berbeda. Maka dari itu, pemilihan alat pemisah debu yang tepat berkaitan dengan tujuan akhir pengolahan dan juga aspek ekonomis.
33
3.2 Saran Dalam penanganan limbah gas ini, selain mengkaji dari aspek teknologi dan menerapkan teknologi pengolahan limbah gas, perlu juga kesadaran dari masing-masing akan apa yang diemisikan ke atmosfir Bumi. Kita ketahui paru-paru dunia saja sedang terancam karena banyaknya penebangan. Akan tetapi penduduk semakin banyak yang didukung oleh perkembangan teknologi penghasil karbon dioksida, seperti kendaraan bermotor. Emisi karbondioksida semakin bertambah, tapi penyerap karbondioksidanya hampir habis. Bila kita mau menyeimbangkan jumlah karbondioksida di atmosfir, kita bisa memulainya dari diri sendiri seperti bepergian dengan kendaraan umum dan menanam pohon di lingkungan yang gundul. Begitupun dengan industri yang mengemisikan limbah gasnya ke udara. Seharusnya industri memproduksi secara terjadwal sehingga produk-produknya dapat dijual secara tidak cuma-cuma tapi terencana. Bayangkan bila industri memproduksi terus-menerus tanpa memperhatikan limbah gas yang diemisikannya. Padahal barang yang diproduksi melebihi permintaan pasar sehingga akhirnya barang tersebut bisa menjadi gundukan sampah
34
35
DAFTAR PUSTAKA
Aziz, Abdul. dkk. 2008. Dan Alam pun Bertasbih. Merasakan Kebesaran Allah via Biologi. Penerbit Balai Pustaka: Jakarta. Hutagalung, Michael. 2008. Teknologi Pengolahan Limbah Gas. [Online]. Tersedia : http://majarimagazine.com/2008/01/teknologi-pengolahan-limbahgas/ . [September 13, 2014] Marbun. 2004. Ensiklopedia Geografi Jilid I. Penerbit Yudhistira Ghalia Indonesia: Bogor. Rahayu, S. Suparni. 2009. Limbah Gas dan Partikel. [Online]. Tersedia: http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/limbah-industri/limbahgas-dan-partikel/. Anatusa, Aldino. 2013. Waspadai Hujan Asam di Sejumlah Kota. Dalam artikel
berita
Antara
News.
http://antaranews.com/berita/360390/
[Online].
Tersedia:
waspadai-hujan-asam-di-
sejumlah-kota.html [September 15, 2014]
RENI
DESMIARTI.
2014.
Pencemaran
Udara
oleh
Industri
dan Pengendaliannya Desy Fatma. 2017. http://ilmugeografi.com/geografi-teknik/pengolahan-limbahgas
36
