Limbah Udara
BAB I
PENDAHULUAN
Pencemaran udara dapat
disebabkan oleh sumber alami maupun sebagai hasil aktivitas manusia. Pada umumnya pencemaran yang diakibatkan oleh sumber alami sukar diketahui besarnya,
walaupun masih
mungkin dapat kita
perkirakan 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.
Pengertian dari pencemaran udara itu sendiri ialah peristiwa pemasukan
dan/atau penambahan senyawa, bahan, atau energi ke dalam lingkungan udara
akibat kegiatan alam dan manusia sehingga temperatur dan karakteristik udara
tidak sesuai lagi untuk tujuan pemanfaatan yang paling baik. Atau dengan
singkat dapat dikatakan bahwa nilai lingkungan udara tersebut telah menurun.
Adapun pencemaran
udara yang disebabkan oleh aktivitas manusia dapat ditimbulkan dari 6 (enam)
sumber utama, yaitu:
1. pengangkutan dan transportasi
2. kegiatan rumah tangga
3. pembangkitan daya yang menggunakan bahan bakar fosil
4. pembakaran sampah
5. pembakaran sisa pertanian dan kebakaran hutan
6. pembakaran bahan bakar dan emisi proses
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Industri selalu
dikaitkan sebagai sumber pencemaran karena aktivitas industri merupakan
kegiatan yang sangat tampak dalam pembebasan berbagai senyawa kimia ke
lingkungan. Seperti asap tebal yang membubung keluar dari cerobong pabrik
merupakan limbah gas yang dikeluarkan pabrik ke lingkungan.
2.1 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), dan bila ini terjadi,
kontaminan disebut cemaran (pollutant).
Cemaran udara diklasifikasikan menjadi 2 kategori menurut cara cemaran
masuk atau dimasukkan ke atmosfer yaitu: cemaran primer dan cemaran sekunder.
1. Cemaran primer adalah cemaran yang langsung dibebaskan dari sumber
cemaran.
2. Cemaran sekunder adalah cemaran yang terbentuk oleh proses kimia di
atmosfer.
Dari
sekian banyak senyawa pencemar yang ada, lima senyawa yang paling sering dikaitkan
dengan pencemaran udara ialah: karbon monoksida (CO), oksida nitrogen (NOx),
oksida sulfur (SOx), hidrokarbon (HC), dan partikulat (debu).
Sumber cemaran dari aktivitas manusia (antropogenic sources) adalah setiap kendaraan bermotor, fasilitas,
pabrik, instalasi atau aktivitas yang mengemisikan cemaran udara primer ke
atmosfer. Ada 2 kategori sumber antropogenik yaitu:
1. Sumber tetap (stationery source)
seperti: pembangkit energi listrik dengan bakar fosil, pabrik, rumah tangga,
dan lain-lain.
2. Sumber bergerak (mobile source)
seperti: truk, bus, pesawat terbang, dan kereta api.
Pada umumnya limbah gas dari pabrik bersumber dari penggunaan bahan
baku, proses, dan hasil serta sisa pembakaran. Pada saat pengolahan, limbah gas
maupun partikel timbul karena perlakuan bahan-bahan sebelum diproses lanjut.
Limbah yang terjadi disebabkan berbagai hal antara lain; karena reaksi kimia,
kebocoran gas, hancuran bahan-bahan dan lain-lain. Berikut adalah jenis industri
yang menghasilkan partikel dan gas yaitu:
No.
|
Jenis
Industri
|
Jenis
Limbah
|
1.
|
Industri
pupuk
|
Uap
asam, NH3, bau, partikel
|
2.
|
Pabrik
pangan (ikan, daging, minyak makan, bagase, bir)
|
Hidrokarbon,
bau, partikel, CO, H2S dan uap asam
|
3.
|
Industri
pertambangan (mineral) semen, aspal, kapur, batu bara, karbida, serat gelas
|
NOX,
SOX, CO, HK, bau, partikel
|
4.
|
Industri
metalurgi (tembaga, baja-seng, timah hitam, aluminium)
|
NOX,
SO, CO, HK, H2S, chlor, bau dan partikel
|
5.
|
Industri
kimia (sulfat, serat rayon PVC, amonia, cat)
|
HK,
CO, NH3, bau dan partikel
|
6.
|
Industri
pulp
|
SOX,
CO, NH3, H2S, bau
|
2.2
Kualitas 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 lain-lainnya).
Pada umumnya jenis pencemaran udara terdiri dari
bermacam-macam senyawa kimia baik berupa limbah maupun bahan beracun dan
berbahaya yang tersimpan didalam pabrik.
2.3 Baku Mutu Udara
Ambien
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 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.
2.4 Limbah Gas dan
Partikel
Udara adalah media pencemar untuk limbah gas. Limbah
gas atau asap yang diproduksi dari pabrik keluar bersamaan dengan udara. Secara
alamiah udara mengandung unsur kimia seperti O2, N2, NO2,
CO2, H2, dan lain-lain. Penambahan gas kedalam udara
melampaui kandungan alami akibat kegiatan manusia akan menurunkan kualitas
udara. 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, dan kabut. Sedangkan
pencemaran berbentuk gas hanya dapat dirasa melalui penciuman (untuk gas tertentu)
ataupun akibat langsung. Gas-gas ini antara lain SO2, NOX,
CO, CO2, hidrokarbon, dan lain-lain.
2.5 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%).
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.
2.6 Emisi Gas Buang
Emisi gas
buang adalah sisa hasil pembakaran bahan bakar didalam mesin pembakaran dalam,
mesin pembakaran luar, mesin jet yang dikeluarkan melalui sistem pembuangan
mesin.
1.
Komposisi
gas buang
Sisa hasil pembakaran berupa H2O,
gas CO atau disebut juga karbon monoksida beracun, CO2 atau disebut
juga karbon dioksida yang merupakan gas rumah kaca, NOX senyawa
nitrogen oksida, HC berupa senyawa hidrat arang sebagai akibat
ketidaksempurnaan proses pembakaran serta partikel lepas.
2.
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 O2 (oksigen) akan dihasilkan CO2 (karbon
dioksida). Namun pada kenyataannya tidaklah demikian. Ternyata untuk setiap
batubara yang dibakar dihasilkan pula produk lain selain CO2, yaitu CO
(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 selama kurun
waktu tertentu.
3.
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.
4.
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.
BAB III
PENGOLAHAN LIMBAH GAS
Pengolahan limbah gas
secara teknis dilakukan dengan menambahkan alat bantu yang dapat mengurangi
pencemaran udara. Pencemaran udara sebenarnya dapat berasal dari limbah berupa
gas atau materi partikulat yang terbawa bersama gas tersebut. Berikut akan
dijelaskan beberapa cara menangani pencemaran udara oleh limbah gas dan materi
partikulat yang terbawa bersamanya.
1.
Mengontrol Emisi Gas
Buang
a. 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).
b. 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.
c. 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.
d. 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
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 atau abu yang ikut dalam
gas buangan atau udara dalam ruang pabrik yang berdebu. Prinsip kerja pengendap
siklon adalah pemanfaatan gaya sentrifugal dari udara atau 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. Pengendap Sistem Gravitasi
Alat pengendap ini hanya digunakan untuk membersihkan
udara kotor yang ukuran partikelnya relatif cukup besar, sekitar 50 u atau
lebih. 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.
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.
BAB IV
KESIMPULAN
Dari pemaparan yang
telah dijelaskan mengenai limbah gas, maka dapat disimpulkan bahwa:
2. Pengolahan limbah gas secara teknis dilakukan dengan
menambahkan alat bantu yang dapat mengurangi pencemaran udara.
DAFTAR PUSTAKA
0 Response to "Limbah Udara"
Post a Comment