View
5
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Polusi udara = adanya bahan berbahaya yang
dikeluarkan atau dihasilkan dari proses dan
berdifusi, bercampur dengan udara.
Limbah gas = polusi udara
Gas
• a. Karbon monoksida (CO),
• b. Nitrogen oksida (Nox),
• c. Hidrokarbon (HC),
• d. Sulfur oksida (SOx)
Partikulat (padatan)
• Arsen
• Silikat
Sumber polusi udara
Asap kendaraan bermotor
Asap pabrik Asap insenerasi
Penguraian bahan organik
Gas buang hewan ternak
Bencana alam (abu vulkanik)
Gas rumah kaca terutama terdiri dari karbon dioksida
(CO2) metana (CH4), dan nitrous oksida (N20).
CO2 dilepaskan ke atmosfer oleh pembakaran bahan
bakar fosil, kayu dan produk kayu, dan limbah padat.
CH4 dipancarkan dari dekomposisi limbah organik di
tempat pembuangan sampah, bahwa peternakan, dan
produksi dan transportasi batu bara, gas alam, dan
minyak.
NO2 dipancarkan selama kegiatan pertanian dan
industri, serta selama pembakaran limbah dan bahan
bakar fosil padat.
Gas rumah kaca
Sumber gas rumah kaca
Penambangan
Industri yang menggunakan bahan daur ulang sebagai bahan baku
Transportasi
Pembakaran sampah
Landfill
Gas dari
sumber
ini
BIOFUEL
Siklus pencemaran (gas)
(1) Pembuangan gas (release)
(2) Dispersi polutan ke atmosfer
(3) Penerimaan polutan (gas) oleh hewan
Tahapan pencemaran (partikulat)
(1) Pembuangan partikulat (release)
(2) Dispersi polutan ke atmosfer
(3) Penerimaan partikulat oleh linngkungan (tanah) dan manusia
Aspek penanganan setiap tahap
Release
DispersionReceiving
engineering, control, and
operation of equipment
Ketinggian cerobong,
meteorologimeteorology and
the influence of
topography
Sistem pencemaran udara ( Air Pollution System), yang
terdiri atas 3 Komponen Utama yaitu :
SUMBER-SUMBER
EMISI
DUNIA ATMOSFER
RESEPTOR
Air Pollution System
1. Pencegahan Pencemaran
- Merupakan proses pencegahan atau pengurangan
limbah yang menyebabkan pencemaran udara
2. Pembersihan Pencemaran
- Merupakan penanganan terhadap masalah pencemaran.
- Terutama ditujukan kepada pencemaran akibat limbah
domestik dan industri, dengan membersihkan polutan
beracun dari UDARA DAN AIR yang terkontaminasi.
Air Pollution System
1. Melakukan regulasi pertumbuhan penduduk2. Melakukan reduksi limbah-limbah yang tidak diperlukan seperti
limbah logam, kertas dan lainnya dengan metode daur ulang, re-use melalui perancangan produk yang awet dan mudah diperbaiki
3. Reduksi pemakaian energi dan pemakaian energi yang efisien4. Penggantian bahan bakar batu bara dengan gas alam yang memiliki
sifat lebih ramah lingkungan saat pembakaran5. Penggantian bahan bakar fosil dan nuklir dengan energi sinar
matahari, angin dan turbin air6. Mengidentifikasi sumber-sumber pencemar di dalam proses
produksi, mengeliminasi pencemar tersebut dari proses dan mencari bahan-bahan pengganti yang lebih ramah lingkungan
METODE TERBAIK UNTUK MENCEGAH ATAU MENGURANGI MACAM-MACAM PENCEMARAN UDARA DARI BERBAGAI SUMBER KEGIATAN
I. Tahap Jangka Pendek ( 2-10 Tahun)1. Mengelompokkan setiap jenis polutan ( apakah jenis pengganggu,
penyebab kerusakan proverty, mengancam kehidupan hewan,tumbuhan dan manusia, menyebabkan kerusakan genetis,mengganggu kelestarian lingkungan hidup melalui disrupsi aliranenergi dan siklus materi di dalam suatu ekosistem secara lokal,regional atau global)
2. Menetapkan tingkat stabilitas ekosistem yang dikehendaki3. Menetapkan sistem monitoring di daerah, regional dan global untuk
mencapai nilai Baku Mutu Lingkungan yang telah ditetapkan4. Mengidentifikasi problem serius dan menerapkan teknologi yang
cocok, memberi keringanan pajak bagi proses pembelian alat-alatIPAL dan pemberian insentif dari pemerintah
5. Jika memungkinkan, lakukan daur ulang bahan-bahan kimiawimenjadi bahan yang berguna dibandingkan dengan didumping keudara/ air.
PENTAHAPAN PENGENDALIAN PENCEMARAN
I. Tahap Jangka Pendek ( 2-10 Tahun) ( Lanjutan….
6. Memulai riset dan pengembangan untuk menditerminasimasalah hadirnya bahan pencemaran lingkungan dan efeknyaterhadap kehidupan organisme dalam jangka panjang, untukmencari metode pengendalian yang lebih baik dan untukmengembangkan sumber-sumber energi baru ( mis.pemanfaatanenergi surya)
7. Jika mungkin, melakukan kontrol terhadap INPUT dibandingkankontrol terhadap OUTPUT
8. Mengembangkan strategi-strategi legal (Peraturan-peraturanPerda, dll) serta politik untuk membatasi emisi limbah
9. Memulai rintisan sebagai tahap transisi untuk menetapkanstabilitas penduduk dikaitkan dengan aspek ekonomi danlingkungan hidup dengan paradigma pertumbuhan baru.
PENTAHAPAN PENGENDALIAN PENCEMARAN
II. Tahap INTERMEDIET ( 10 -20 Tahun)
1. Meningkatkan jumlah dan kecanggihan sistem monitoring pencemaran lingkungan
2. Menjamin penurunan kadar polutan3. Melakukan daur ulang nutrien dan senyawa kimiawi lainnya4. Melakukan perbaikan teknologi pengendalian pencemaran5. Mengembangkan sumber-sumber energi baru dan secara
bertahap menggunakan sumber-sumber energi tersebut6. Menurunkan pertumbuhan penduduk dan level konsumsinya
sehingga dicapai perilaku hemat dan bersih tanpa menyebabkan pencemaran lingkungan
PENTAHAPAN PENGENDALIAN PENCEMARAN
III. Tahap JANGKA PANJANG ( 30 -50 Tahun)
1. Melengkapi Teknologi pengendalian pencemaran lingkungan yang berwawasan lingkungan
2. Menerapkan penggunaan sumber-sumber energi baru yang lebih berwawasan lingkungan dan layak secara TEKNOLOGI-EKONOMI – LINGKUNGAN HIDUP
3. Diperoleh stabilitas penduduk dan tercapainya sistem ekonomi dan konsumsi secara berkelanjutan
PENTAHAPAN PENGENDALIAN PENCEMARAN
METODE PENGENDALIAN PENCEMARAN
1. PENANGGULANGAN SECARA NON-TEKNIS/
administratif dan penegakan hukum
- Pembuatan UU
- Pembuatan PP dan Kepres
- Pembuatan Kepmen
- Pembuatan Kep-Bapedal
- PERDA
- PENDEKATAN PLANOLOGIS/ ZONASI
- Pembuatan Tusgub/TusBup
- Pedoman UKL/UPL
- Pedoman AMDAL
- Perencanaan kawasan terpadu
- Pendidikan lingkungan hidup
- Pengawasan sumber-sumber emisi industri dg
penerapan aturan, keselamatan dan pengembangan
teknologi
- Peningkatan sistem monitoring
- Program law enforcement
- Program insentif
Tiap negara mempunyai :
• Ambien Air Quality Standard
• Emission Quality Standard
Republik Indonesia :
• PP No. 41 tahun 1999
• Baku Mutu Emisi Gas Buang (spesifik)
Informasi Kualitas Udara Ambien
• Internasional : Air Quality Index (AQI)
• R.I. : Indeks Standar Pencemaran Udara (ISPU)
Indeks Kualitas Udara
GoodModerate
Unhealthy
(for sensitive
groups)
Unhealthy Very Unhealthy Hazardous
0 51 101 151 201 > 301
BAIK SEDANG
Tidak sehat
(utk.kelompok
tertentu)
Tidak
sehatSangat
Tidak
Sehat
Berbahaya
METODE PENGENDALIAN PENCEMARAN
2. PENANGGULANGAN SECARA TEKNIS
- Merupakan suatu pendekatan yg secara teknologi lebih
ditujukan kepada faktor sumber emisi beserta segala
sesuatunya yg terjalin secara bersama menjadi suatu
subsistem. Kriteria pemilihan metode Teknis
pengendalian pencemaran lingkungan antara lain :
Mengutamakan keselamatan
lingkungan hidup
Teknologinya telah dikuasai dg baik
Secara teknis dan ekonomis dapat
Dipertanggung jawabkan
2. PENANGGULANGAN SECARA TEKNIS
Dapat dibedakan atas :
TEKNOLOGI PENCEGAHAN ( PREVENTIF),
disebut dengan Control technology/ protective
technology yg lebih ditekankan pada
pertimbangan aspek yg dapat mengurangi
pengaruh yg tak diinginkan semaksimal mungkin
terhadap lingkungan.
TEKNOLOGI HEMAT ( LOW WASTE/ NON-
WASTE TECHNOLOGY), ditekankan kepada
penyelamatan pengadaan bahan-bahan maupun
penggunaan energi secara hemat. Metode ini
menyediakan alternatif penggunaan bahan lain
yg lebih ramah lingkungan.
2. PENGENDALIAN SECARA TEKNIS
2.1. MENGUBAH PROSES
2.2. MENGGANTI SUMBER ENERGI
2.3. MENGELOLA LIMBAH
2.4. MENAMBAH ALAT BANTU
Keempat macam metode teknis di atas dapat berdiri sendiri
atau dikombinasi secara bersama-sama dua atau lebih,
tergantung kajian dan kenyataan yg sebenarnya.
2.1. MENGUBAH PROSES
- Jika dalam suatu proses industri dan teknologi
terdapat limbah berupa zat kimia yang menyebabkan
pencemaran lingkungan, maka harus diubah proses
yang ada menjadi suatu proses yang memenuhi
kriteria yang telah ditetapkan.
Contoh. Dalam proses penyamakan kulit, pemakaian
Croom sebagai bahan penyamak dapat menghasilkan
limbah yang mengandung Cr dan membahayakan
lingkungan hidup maka telah diketahui metode baru
yakni Penggunaan enzim sebagai penyamak kulit,
sehingga limbahnya tidak membahayakan bagi
lingkungan.
2.2. MENGGANTI SUMBER ENERGI
- pemakaian BBF dan Batubara akan
menghasilkan pencemaran udara berupa gas
SO2, NO2, H2S dan lainnya.
- Dapat diganti sumber energinya berupa LNG
atau energi GEOTERMAL atau PLTN yang
menghasilkan bahan buangan yang lebih bersih
2.3. MENGELOLA LIMBAH
- Ada beberapa metode yang telah dikembangkan untukpenyederhanaan buangan gas, dengan dasarpengembangan yang dilakukan adalah absorbsi,pembakaran, penyerapan ion, kolam netralisasi danpembersihan partikel.
- Pilihan peralatan didasarkan atas berbagai faktor antara lain:* Jenis bahan pencemar* Komposisi* Konsentrasi* Kecepatan polutan Udara* Daya Racun Polutan udara* Berat Jenis* Reaktivitas* Kondisi Lingkungan
2.4. MENAMBAH ALAT BANTU
- Ada beberapa PERALATAN YANG DIGUNAKAN UNTUK PENGOLAHAN LIMBAH GAS
- Cara ini disesuaikan dengan jenis dan karakteristiklimbah gas berbahaya ataupun partikulat(debu) yangdihasilkan
Partikulat (debu)
• Zat padat/cair yg halus & tersuspensi di udara
(0,002 – 500 )
• Menimbulkan penyakit saluran pernafasan :
- siliksis : SiO2 (pabrik besi, tembaga)
- asbestosis : serat asbes (camp. Si)
- bisinosis : debu kapas
- Antrakosis : batubara
• CO2 merupakan emisi gas yang
berjumlah paling banyak
• Lebih dari 30% dihasilkan dari
pembakaran energi di tingkat industri
• Penanggulangan CO2 ini terutama
dilakukan dengan mencegah sumber
emisi CO2, yakni penggunaan bahan
bakar karbon seperti batu bara, minyak
bumi dan juga termasuk mengurangi
penggunaan listrik
Gas: CO2
15/03/05
Sumber emisi CO2 dari konsumsi energi domestik
Listrik
Bahan bakar LPG
gas kota
minyak tanah
kayu bakar
batubara
Gas: CO2
15/03/05
Perhitungan Emisi CO2 dari
Konsumsi Energi Listrik
Emisi CO2
tak
langsung dari
penggunaan
energi listrik
=
koefisien emisi
CO2
jumlah
pengguna
an energi
listrik
×
= ×kg - CO2
kWh
kg - CO2
kWh
total CO2 yang diemisikan dari pembangkit listrik : total produksi
listrik dari seluruh pembangkit
NOx emissions include:
• Nitric oxide, NO, and Nitrogen dioxide,
NO2, are normally categorized as NOx
• Nitrous oxide, N2O, is a green house
gas (GHG) and receives special
attention
Gas: NOx
• NOx, SO2, particulate matter (PM2.5) and volatile
organic compounds (VOC).
smog calphotochemi O VOCs NOozone level Ground
3Sunlight
x
Smog precursors:
Health: Asthma, bronchitis, coughing and chest pain
Crops: damage leaves, and reduce growth, productivity and reproduction
Environment: greenhouse effect and acid rain
“Developing NOx and SOx Emission Limits” – December 2002, Ontario’s Clean Air Plan for Industry
Broad base of sources with close to 50%
from the Electricity sector in 1999
NOx reaction mechanisms:
NO O 2
1 N
2
122
• highly endothermic with Dhf = +90.4 kJ/mol
• NO formation favoured by the high temperatures
encountered in combustion processes
Gas: NOx
NOx control strategies:
Gas: NOx
Combustion Modification
• Reduce peak temperatures
• Reduce residence time in peak temperature zones
• Reduce O2 content in primary flame zone
Modified Operating Conditions
• Low excess air
• Staged combustion
• Flue gas recirculation
• Reduce air preheat
• Reduce firing rates
• Water injection
Control strategies:
• Reburning – injection of hydrocarbon fuel
downstream of the primary combustion zone to
provide a fuel-rich region, converting NO to
HCN.
• Post-combustion treatment include selective
catalytic reduction (SCR) with ammonia
injection, or selective noncatalytic reduction
(SNCR) with urea or ammonia-based chemical
chemical injection to convert NOx to N2.
Gas: NOx
Technologies to Reduce NOx Emissions
Technology NOx
Reduction
Engine
Application
Technology Status
Engine
Modification
20%-30% 2 and 4
stroke
Standard in new
engines
Selective Catalytic
Reduction
85%-95% 4 stroke and
some 2
stroke
Commercially available
Fuel Water
Emulsion
0%-30% 2 and 4
stroke
Demonstration/custom
order
Direct Water
Injection
50% 4 stroke Commercially available
Humid Air Motor 70% 4 stroke Limited demonstration
Combustion Air
Saturation System
30%-50% 4 stroke Research and
development
Exhaust Gas
Recirculation
35% 4 stroke Research and
development
Gas: SOx
• SO3 bersifat sangat reaktif
• SO2 berbau tajam. tdk berwarna, tdk mdh terbakar
• SOx dengan uap air akan membentuk asam sulfit maupun
asam sulfat turun ke bumi bersama dg jatuhnya hujan
hujan asam
• Pd konsentrasi 6 – 12 ppm SO2 bersifat iritan kuat bg kulit
& selaput lendir
• Sumber pencemar :
- bahan bakar minyak bumi, batubara (PLTU)
Belerang dlam batubara berbentuk mineral besi
pirit (FeS2) atau PbS, HgS, ZnS, CuFeS2 & Cu2S.
- industri logam
Hujan asam
Sulfur oxides are not the only contributor to acid
rain, but they are a primary cause. The chemistry
is:
SO2 + hν SO2*
SO2* +O2 SO3 + O
SO3 + H2O H2SO4
59
• Increased acidity in bodies of water
• Destruction of vegetation in forests
• Corrosion of paints
• Deterioration of building materials
• Deterioration decorative materials
(e.g. stone on statues)
• Decreased visibility
• Deterioration of human health
Akibat hujan asam
Dampak SOx bagi Kesehatan
• Efek pada tumbuhan : nekrosis
• Efek pada benda mati : merusak karena bersifat korosif
• Efek thd manusia akan mempengaruhi sistem pernafasan
Gas: SOx
Penanganan utama Sox yaitu dengan mengurangisumber sulfur, termasuk desulfurisasi bahan bakarkapal
61
Control Measures for Sulfur Air Pollutants
Main Option Suboption Examples of Processes
Do not create SO2 Desulfurize the fuel Oil desulfurization, Coal
cleaning
Low-sulfur fuel
Dispersion Build tall stacks
SO2 scrubbing:
Throwaway Wet scrubbing Lime, Limestone, Dual alkali,
Mitsubishi, Bischoff, Forced
oxidation (w/ gypsum
disposal)
Dry scrubbing Lime spray drying, Lime
injection, Trona, Nahcolite
Regenerative Wet processes Absorption with water
(smelters), Wellman-Lord,
MgO, Citrate, Aqueous
carbonate, SULF-x,
CONOSOx, Forced oxidation
(w/ gympsum sales)
Dry processes Activated carbon adsorption,
Copper oxide adsorption
Gas: SOx
62
Limestone Scrubbing
OHgCOCaSOCaHSOsCaCO
gCOHSOCaSOOHsCaCO
223
2
33
23
2
223
)(22)(
)(22)(
Lime Scrubbing
OHCaSOOOHCaSOOHCaSOOHCaSOH
SOHOHSOOHCaOHCaO
24223
23232
3222
22
25.022)(
Dual Alkali
NaOHyCaSOxCaSOOHNaySOxSOCaCOCaO
OHySOxSONaSONaOHSONa
34
2
2
3
2
43
2
2
3
2
4232
5.0/
5.0/
(recycled)
63
SO2 is an acid gas – sorbent slurries used to remove SO2 from flue gases alkaline.
Wet scrubbing using a CaCO3 (limestone) slurry produces CaSO3 (calcium sulfite):
CaCO3 (solid) + SO2 (gas) → CaSO3 (solid) + CO2 (gas)
Ca(OH)2 (lime) slurry, the reaction also produces CaSO3 (calcium sulfite):
Ca(OH)2 (solid) + SO2 (gas) → CaSO3 (solid) + H2O (liquid)
Mg(OH)2 (magnesium hydroxide) slurry produces MgSO3 (magnesium sulfite):
Mg(OH)2 (solid) + SO2 (gas) → MgSO3 (solid) + H2O (liquid)
To partially offset the cost of the FGD, in some designs, the CaSO3 (calcium sulfite)
is oxidized to produce marketable CaSO4·2H2O (gypsum) by forced oxidation:
CaSO3 (solid) + H2O (liquid) + ½O2 (gas) → CaSO4 (solid) + H2O
A natural alkaline usable to absorb SO2 is seawater. The SO2 is absorbed in the
water, and oxygen is added to react to form sulfate ions SO4- and free H+.
The surplus of H+ is offset by the carbonates in seawater pushing the carbonate
equilibrium to release CO2 gas:
SO2 (gas) + H2O + ½O2 (gas)→ SO42- (solid) + 2H+
HCO3- + H+ → H2O + CO2 (gas)
Scrubbing with a basic solid or solution
64
Lime-spray dryingSame as lime scrubbing except the water evaporates
before the droplets reach the bottom of the tower
Dry scrubbingDirect injection of pulverized lime or limestone, also
trona (natural Na2CO3) or nahcolite (natural NaHCO3)
Ca2+
SO2
Ca2+
CaSO4
CaO
CaSO4
CaO
AIR POLLUTION CONTROL WITH LIME SLUDGE
SO2
+ CaCO3 CaSO
3+ CO
2
Exhaust Gasses
• Fuel vapors: different chemicals that enter the
atmosphere as fuel evaporates.
• Engine exhaust gasses: are harmful chemical
that are produced inside the combustion
chamber and are blow outr the tail pipe.
Fuel
Air
Exhaust
manifold
Catalytic
Converter
Fuel
Tank
Fuel
Pump
HC
CO
Solid particulate
FuelFuel
Vapors
Motor Vehicle Emissions
• Motor vehicle emission are emission
produce by motor vehicles. They include
– A. Hydrocarbons (HC)
– Carbon monoxide (CO)
– Oxides of nitrogen (NOx)
Vehicle Emission Control SyEngine
Performancestems
• There are several different types of emission control system used on modern vehicles.
– Positive crankcase ventilation system (PCV) is used to recalculate engine crankcase fumes back into the combustion chamber.
• A PCV valve uses manifold vacuum to draw
blow-by gasses from the engine into the intake
manifold for reburying by the engine.
• In earlier years automotive manufactories uses
road draft tubes to remove crankcase blowby
gasses.
Vehicle Emission Control
• The uses of road drift tube allowed for blowby gasses
containing HC, CO, particulates, sulfur and small
amounts of water to be vented in the atmosphere.
• At idle when there is high engine vacuum the PCV value
is pulled open to remove blow-by gasses from inside the
engine.
• At part throttle when vacuum is lower a spring inside the
PCV valve forces the valve partially closed. But still
allows for some blowby gasses to be vented back into
the intake manifold for burning by the engine.
When engine Vacuum is High
PCV valve plunger is nearly
closed
When engine vacuum is low plunger
Opens. Allowing exhaust gasses into
Engine.PCV
Plunger
Vehicle Emission Control
• The EVAP system prevents Hydrocarbons in the form of fuel vapors from entering the atmosphere even when the vehicle is not running.
• An EVAP system is considered a closed system.
• Fuel vapor are stored in a charcoal canister when the engine is off.
• When the engine is started vacuum pulls fuel vapors into
the engine fur burning.
• EVAP system different from per emission vehicle
because no fuel or vapor is vented into the atmosphere.
Evaporative Emissions Control Systems
EVAP
Unvented Fuel Cap
Rollover Valve
Charcoal Canister
Fuel Tank
Intake
Manifold
Vacuum
Evaporative Emissions Control Systems
EVAP
• A rollover valve is uses to prevent fuel spillage in case of
a rollover.
• A liquid-vapor separator is sometime used to prevent
liquid fuel from entering the charcoal canister.
• A charcoal canister is used to store fuel vapor when the
engine is not operating.
• Most modern vehicles electrically control the EVAP
system to ensure a cleaner burning engine.
• The EVAP system uses purge lines to connect the fuel
tank to the charcoal canister and the intake manifold.
Evaporative Emissions Control Systems
EVAP
Fuel Tank
EVAP
Solenoid
12 Volts
with
engine on
Charcoal Canister
PCM
Rollover Valve
Evaporative Emissions Control Systems
EVAP
• An enhanced EVAP system has the following additional
components.
– Fuel tank pressure sensor: This sensor monitor
internal fuel tank pressure
– Canister Vent Solenoid: An electrically operated
solenoid that replaces the Fresh air valve on earlier
systems
– Service Port: is a test point located in the engine
compartment and is used for testing the EVAP system
• A normally open purge solenoid allows fresh air to enter
the charcoal when in purge mode.
• An enhanced EVAP system requires the uses of a bi-
directional scan tool for several diagnostic procedures.
Enhanced EVAP system
Fuel Tank
PCM
Engine
12 Volts When ignition is on
Test port
EVAP Solenoid
Rollover Valve
Charcoal
Canister
Fuel Tank Pressure
Sensor
Enhanced EVAP system
• An EGR system has two important jobs
• 1. The recirculation system is used to burn
un-burns gasses (HC and CO) By recirculation
of un-burn gasses lower emissions can be
achieved.
• 2.By Lowering combustion chamber
temperature. By lowering combustion chamber
temperature NOx emission can be lowered.
Exhaust Gas Recirculation System (EGR)
EGR Valve
EGR Control Solenoid
PCM Controlled Vacuum Line
Vacuum source
Exhaust Gasses
To EGR valve
Exhaust Gas Recirculation System (EGR)
• Later model vehicles use an electronic EGR
value.
• The PCM is used to control the flow of vacuum
to the EGR valve.
• By controlling vacuum to the EGR valve better
exhaust gas metering can be obtained.
Exhaust Gas Recirculation System (EGR)
Electronic EGR Valve
PCMEGR Solenoid
Throttle
Position
Sensor
Intake
Vacuum present when
Solenoid open by PCM
Recommended