PemanfaatanCO2 Hasil Desulfurisasi SO2 Pada Pabrik menjadi Alat
Pemadam Kebakaran Tipe C untuk Mencegah Hujan Asamdi Kota
Semarang
Oleh :Fathimatuz Zahroh, Eka Andriani, Frida AnggrianiKelompok
2, Rombel 1 Pendidikan KimiaFakultas Matematuka dan Ilmu
pengetahuan AlamUniversitas Negeri Semarang, tahun 2014
AbstrakPencemaran udara adalah perubahan komposisi udara dari
susunan atau keadaan normal adanya bahan bahan asing dalam udara.
Sebagian besar pencemaran udara disebabkan oleh aktivitas industri,
emisi gas kendaraan bermotor dan aktivitas makhluk hidup. Area
perkotaan seperti di Semarang memiliki tingkat pencemaran yang
tinggi. Komponen pulotan di udara kemudian bereaksi dengan uap air
menyebabkan hujan asam. Salah satu komponen polutan di udara adalah
SO2. Pengurangan kadar SO2 yang dihasilkan oleh pabrik telah
dilakukan, teknologi terdahulu dengan menginjeksikan kapur ke dalam
cerobong asap, kemudian Nuning Endah Kurniawati dan R Azizah
melakukan penelitian tentang pengaruh cerobong asap model Water
Spons Filter Terhadap Penurunan kadar SO2 pada Industri Tahu di
Malang. Hasil dari proses pengurangan kadar SO2 tersebut
menghasilkan gipsum dan CO2. CO2 tidak bisa dilepaskan secara
langsung di udara karena akan menambah polusi di udara dan
menyebabkan hujan asam. Untuk itu, CO2 hasil desulfurisasi dapat
dimanfaaatkan menjadi gas pemadam kebakaran tipe C.Kata kunci :
SO2, CO2, pencemaran udara, hujan asam.
PendahuluanMenurut Undang Undang Nomor 23 tahun 1997 pasal 1
ayat 12, Pencemaran lingkungan yaitu pencemaran yang disebabkan
oleh aktivitas manusia seperti pencemaran yang berasal dari pabrik,
kendaraan bermotor, pembakaran sampah, sisa pertanian, dan
peristiwa alam seperti kebakaran hutan, letusan gunung berapi yang
mengeluarkan ebu, gas, dan awan panas. Pencemaran udara semakin
parah karena aktivitas industri yang semakin beragam dan emisi gas.
Emisi gas yang mengandung gas gas berbahaya ini dapat menyebabkan
hujan asam.Salah satu komponen polutan utama di udara adalah SO2.
Gas ini memiliki bau yang menyengat, tidak berwarna tetapi amat
membahayakan manusia. Kadarnya mencapai 18% di udara.SO2 bersama
dengan CO2 dan komponen polutan lain yang dapat bereaksi dengan uap
air akan menyebabkan hujan asam.Hujan AsamUdara mengandung berbagai
macam komponen, baik komponen udara yang tersusun atas nitrongen,
oksigen, dan komponen gas lainnya maupun komponen polutan di udara
diantaranya: Gas NOx, SOx, Cox. Bahan bakar kendaraan bermotor
menyebabkan hasil pembakaran tidak hanya karbon dioksida (CO2) dan
air (H2O) tetapi juga senyawa berbahaya seperti SO2 dan NOx. Kadar
gas NOx dan SO2 dalam gas hasil pembakaran dapat dilihat dalam
Tabel 1. Tabel 1. Emisi SO2 dan NOx dari bahan bakarNoAsal gas
Hasil BuangEmisi gas SO2 (mg/m3)Emisi gas NOx (mg/m3)
1Pembakaran Batubara550-14.000300-1.800
2Pembakaran Minyak Ringan125-1.300
3Pembakaran Minyak Berat0-25
Sumber : Sukarsono. Kajian Pengurangan SO2 dan NOx dari Gas
Buang Hasil Pembakaran dengan Akselerator. Jurnal Ganendra, Vol III
No.1Hujan asam biasa terjadi di daerah perkotaan, terutama kota kot
besar seperti Semarang. Hal ini dikarenakan banyaknya aktifitas
industri yang mengeluarkan limbah gas berupa Gas NOx, SOx, dan COx
yang kemudian bereaksi dengan uap air di udara dan menyebabkan
hujan asam. Sulfur dioksida akan berubah menjadi asam sulfat jika
bereaksi dengan uap air. Sedangkan CO2 akan berubah menjadi asam
karbonat, dan Nitrogen Oksida akan berubah menjadi asam nitrat jika
bereaksi dengan uap air. Hal tersebut akan mengakibatkan titik
titik air di awan menjadi asam. Titik titik air di awan jatuh ke
bumi maka terjadi hujan asam.
Berikut gambar proses terjadinya hujan asam :
Gambar 1. Proses terjadinya hujan asamSumber : Wisnu Ari Wardana
dalam Rukaesih, 2004
Reaksi Karbon dioksida dengan uap air :CO2 + H2O Asam Karbonat
(H2CO3)Reaksi Sulfur dioksida dengan oksigen : SO2+ O2SO3Reaksi
sulfur trioksida dengan uap air : SO3 + H2O H2SO4Reaksi Nitrogen
dioksida dengan uap air :3 NO2 + H2O 2 HNO3 + NOSumber: IR.
Nurhasmawaty Pohan. Pencemaran dan Hujan Asam. Universitas Sumatera
UtaraHujan asam menimbulkan masalah serius bagi manusia karena
berdampak negatif untuk lingkungan. Hujan asam dapat menyebabkan
besi dan logam berkarat, mencemari sumber air, menghancurkan
jaringan tumbuhan dan mengganggu pertumbuhan. Hujan asam juga
menyebabkan PH tanah berkurang sehingga tanaman menjadi kurang
subur, dan akhirnya mati. Untuk mengurangi pencemaran udara dan
mencegah hujan asam, setiap pabrik mempunyai cerobong asap yang
dilengkapi dengan alat penyaring, sehingga gas yang dikeluarkan
dari cerobog asap tidak terlalu berbahaya bagi lingkungan. Sulfur
dioksidaSulfur dioksida (SO2) merupakan komponen polutan terbesar
penyebab hujan asam. Di daerah perkotaan,SO2 terbentuk akibat
pembakaran zat zat sisa yang mengandung belerang, seperti minyak
bumi yang biasanya digunakan sebagai bahan bakar industri, termasuk
industri tahu. Meskipun gas ini tidak berwarna, tetapi gas SO2
berbau sangat menyengat dan membahayakan manusia karena jika kadar
SO2 di udara naik akan mengganggu pernafasan. Pencemaran SOx
diudara terutama berasal dari pemakaian baru bara yang digunakan
pada kegiatan industri, transportasi, dan lain sebagainya. Belerang
dalam batu bara berupa mineral besi peritis atau FeS2 dan dapat
pula berbenruk mineral logam sulfida lainnya seperti PbS, HgS, ZnS,
CuFeS2 dan Cu2S. Dalam proses industri besi dan baja (tanur logam)
banyak dihasilakna SOx karena mineral-mineral logam banyak terikat
dalam bentuk sulfida. Pada proses peleburan sulfida logam diubah
menjadi oksida logam. Proses ini juga sekaligus menghilangkan
belerang dari kandungan logam karena belerang merupakan pengotor
logam.Selain itu, SO2 dapat bereaksi dapat bereaksi dengan udara
sehingga terbentuk asam sulfat. Asam sulfat di udara akan
terkondensasi membentuk awan sehingga terjadilah hujan asam.
Konsentrasi gas SO2 mulai terdeteksi oleh manusia ketika
konsentrasinya mencapai 0,3 1 ppm. Pada kadar 0,5 ppm SO2 dapat
merusak tanaman. Pada kadar 6 bpj akan melumpuhkan dan merusak
organ pernafasan. Konsentrasi maksimum SO2 pada periode tertentu
tersaji pada tabel 2 :Tabel 2. Konsentrasi maksimum SO2 pada
periode tertentu :Periode Rata rataKonsentrasi Maksimum Rata
rata
PemukimanIndustri / Dagang
Satu jam0,025 bpj0,40 bpj
24 jam0,10 bpj0,20 bpj
Satu tahun0,02 bpj0,05 bpj
Sumber : A. Tresna Sastrawijaya. 2009. Pencemaran Lingkungan.
Jakarta: Aneka CiptaSedikit sulit untuk mengurangi dan
menghilangkan SO2 di udara. Beberapa industri mulai menerapkan cara
untuk mengurangi kadar SO2. Salah satu cara yang umum digunakan
oleh pelaku industri untuk menghilangkanSO2hasil pembakaran di
udara yaitu dengan menginjeksikan CaCO3 dalam cerobong asap. Metode
Flue Gas Desulfuritation dengan Menginjeksikan Batu KapurSO2 hasil
pembakaran akan bereaksi dengan uap air ( H2O ) di udara membentuk
asam sulfat ( H2SO4 ) kemudian uap air akan berubah menjadi butiran
air hujan sehingga terjadilah hujan asam. Untuk mengurangi atau
menghilangkan kadar SO2 pada hasil pembakaran industri, maka
digunakan beberapa metode dan proses. Salah satu metodenya dengan
menggunakan Flue Gas desulfuritation pada cerobong asap atau
dikenal dengan proses Srubbing. Flue Gas Desulfuritation merupakan
suatu metode untuk memisahkan polutan Sox dalam gas buang dengan
menggunakan penyerap batu kapur. Gas buang dari cerobong dimasukkan
ke dalam fasilitas FGD sehingga SO2 teroksidasi ke udara menjadi
SO3. Selanjutnya gas buang didinginkan dengan air sehingga
membentuk asam sulfat. (Kristiyani,2009)Metode ini melalui dua
proses yaitu proses pembuangan dan proses pengambilan kembali dalam
bentuk kering dan basah. Metode kering meliputi penginjeksian batu
kapur kering ke dalam ketel uap. Reaksinya sebagai berikut :CaCO3 +
SO2 CaSO4 + CO2Diikuti dengan recovery dari kapur kering, sulfit,
dan sulfat. Reaksi recovery sebagai berikut:CaCO3MgCO3 + SO2 + O2
CaSO4 + MgO + 2 CO2Kalsium sulfat padat dan magnesium oksida yang
dibentuk akan dikeluarkan melalui teknik pengendapan elektrostatik
atau alat pemisah. Proses ini hanya menghilangkan 50 % dari
belerang dioksida. (Rukaesih, 2004)Pada metode FGD atau Scrubbing
akan mrnghasilkan gipsum sintetis, gipsum dapat dimanfaatkan untuk
berbagai keperluan, contohnya : bahan baku bangunan. Namun, dalam
uap yang keluar dari cerobong asap belum sepenuhnya bersih, karena
masih ada sisa CO2 Hasil reaksi batu kapur dengan SO2 dan hasil
recovery kapur kering, sulfit dan sulfat. Berikut adalah mekanisme
desulfurisasi sulfur dioksida menggunakan alat FGD :Gambar 2.
Proses FGDSumber:pubs.usgs.govMetode Water Spons Filter
(WSF)Penelitian selanjutnya dilakukan oleh Nuning Endah Kurniawati
dan R. Azizah dengan penambahan cerobong asap model Water Spons
Filter. Cerobong ini berupa rangkaian cerobong berbentuk knalpot
dengan spons penyaring yang dikontakkan dengan air kapur, sehingga
dengan penambahan cerobong diharapkan dapat mendispersikan gas SO2
ke udara bebas sesuai fungsi cerobong. (Musril, 1992).Prinsip kerja
dari cerobong asap model Water Spons Filter sangat sederhana yaitu
dengan adanya tumbukkan antara gas SO2 dengan benda keras atau seng
akan menyebabkan pengurangan energi. Kemudian gas SO2 akan melewati
filter spons yang dikontakkan dengan air kapur sehingga dapat
mengurangi emisi SO2. Jumlah emisi gas sesudah dan sebelum
penggunaan metode Water Spons Filter terdapat pada tabel 3.
Tabel 3. Tabel sebelum Jumlah emisi sebelum dan sesudah
penggunaan metode WSFNoSebelum Perlakuan (Pre) (mg/m3)Sesudah
Perlakuan (Post) (mg/m3)Penurunan
Jumlah (mg/m3)Prosentase (%)
123,2786,53516,74371,93
226, 27317,9628,31131,63
325,2979,70815,58961,62
X24,94911,40213,54855,06
SD1,5275,974
Sumber :Nuning E.K dkk. 2006. Jurnal Kesehatan Lingkungan.Proses
Injeki batu kapur dan metode Water Spons Filter menghasilkan gypsum
(CaSO4) dan karbon dioksida (CO2). Gypsum dapat dimanfaatkan
menjadi bahan bangunan, sedangkan CO2 jarang sekali dimanfaatkan
padahal CO2 juga memiliki kegunaan tersendiri.Karbon dioksidaKarbon
dioksida merupakan salah satu polutan di udara yang menyebabkan
hujan asam. Jika bereaksi dengan uap air, karbon dioksida akan
membentuk asam karbonat. Selama ini karbon dioksida hasil dari
proses penghilangan kandungan SO2pada cerobong sap di pabrik kurang
termanfaatkan. Padahal karbon dioksida memiliki manfaat. Saah
satunya yaitu dengan menjadikannya gas pemadam api. Alat Pemadam
apiCO2 hasil desulfurisasi SO2 kurang termanfaatkan padahal dapat
digunakan sebagai pemadam api. Api terbentuk karena adanya reaksi
yang setimbang antara panas, oksigen dan bahan bakar. Maka untuk
memadamkan api, kita harus mengurangi atau menghilangkan salah satu
dari ketiga komponen tersebut.Tingkat kebakaran ada bermacam macam
menurut klasifikasinya. Berikut adalah klasifikasi kebakaran
menurut NFPA : Kebakaran Kelas A : kebakaran ini disebabkan oleh
bahan-bahan yang sifatnya mudah terbakar seperti kayu, kertas, kain
dan sejenisnya. Alat pemadam api yang digunakan untuk tipe
kebakaran ini dapat menggunakan jenis dry chemical powder.
Kebakaran Kelas B : jenis kebakaran ini disebabkan oleh cairan yang
mudah terbakar seperti minyak bumi, thinner, pernis dan sejenisnya.
Solusi untuk mengatasi kebakaran tipe B adalah dengan membatasi
oksigen di area kebakaran. Kebakaran Kelas C : disebabkan oleh
terjadinya hubungan arus pendek sehingga membakar kabel dan fitting
di area sekitarnya. Penggunaan gas cair Bromo chloro difluoro
methana atau alat pemadam api tipe CO2 merupakan alat pemadam
paling efektif untuk memadamkan kebakaran tipe C. Kebakaran Kelas D
: kebakaran jenis ini disebabkan oleh logam tertentu yang mudah
terbakar seperti Zinc, Magnesium, serbuk Aliminium, Sodium, dan
Titanium. Solusi untuk mengatasi kebakaran tipe D dalah dengan
pemakaian alat kebakaran api jenis powder. Kebakaran Kelas K :
kebakaran yang biasanya terjadi di dapur. Pada restoran-restoran
dengan alat deep fryer, biasanya disediakan alat pemadam tipe wet
chemical yang mengandung Potassium Acetate untuk mengatasi potensi
kebakaran kelas K.Media pemadam gas akan memadamkan gas dengan cara
fisis yaitu pendinginan dan penyelimutan. Gas yang biasa digunakan
adalah CO2. Karbon dioksida dapat langsung digunakan untuk
memadamkan api, karena jika CO2 disemprotkan ke area yang terbakar,
maka konsentrasi Oksigen akan berkurang sehingga api dapat padam.
Media gas Karbondioksida biasanya digunakan untuk memadamkan api
tipe C.
Dalam pemakaiannya, gas CO2 disimpan dalam botol yang mempunyai
tekanan 1000 1200 psi (80 atm). Alat pemadam api berbahan kimia
busa diciptakan pada tahun 1904 di Rusia oleh Aleksander Loran yang
dipakai untuk memadamkan wadah nafta yang terbakar. Proses
pembuatan alat pemadam kebakaran dari CO2 belum bisa dilakukan
sendiri oleh masyarakat karena tabungnya yang mahal. Cara
bekerjanya mirip dengan jenis pemadaman menggunakan soda asam namun
bagian dalamnya yang sedikit berbeda. Tangki utamanya berisi
larutan Natrium bikarbonat dalam air, sementara kontainer dalamnya
(agak lebih besar dibandingkan dalam unit metode soda asam)
mengandung larutan aluminium sulfat. Ketika larutan tercampur,
biasanya dengan cara membalik unit, dua jenis cairan bereaksi untuk
membuat busa berbusa, Gas mendorong busa dalam bentuk jet. Busa
merupakan hasil kombinasi reaksi kimia dari natrium dan gel
aluminium garam ditambah dengan Karbon Dioksida (CO2) yang
menghabiskan busa dari unit. (pubs.usgs.gov). Karbon dioksida
merupakan bahan kimia dengan daya pemadaman api yang efektif dan
bersih. Alat pemadam kebakaran tipe karbon dioksida sangat cocok
digunakan untuk memadamkan api yang disebabkan oleh listrik serta
peralatan elektronik. Cara kerjanya adalah dengan menghilangkan
oksigen sehingga api mudah dipadamkan. Alat pemadam api tipe karbon
dioksida sangat ramah lingkungan dan tidak meninggalkan residu.
Busa pada tabung pemadam kebakaran tipe karbon dioksida berbentuk
dry ice atau biasa disebut dengan biang es.Dry ice merupakan bentuk
padat dari CO2 yang biasanya digunakan sebagai pendingin. Dry es
akan tersublimasi pada suhu -78,5 C. Suhu yang ekstrim ini membuat
dry ice berbahaya untuk dipegang tanpa pengaman karena dapat
meninbulkan . Kepadatan dry ice bervariasi tetapi biasanya berkisar
antara 1,4 sampai 1,6 g/cm3. Dry ice paling banyak digunakan
sebagai pendingin makanan serta pengisi alat kebakaran karena
suhunya yang sangat dingin serta lebih praktis karena tidak mencair
menjadi air tetapi menguap menjadi gas.Pada tabung alat pemadam
kebakaran tipe karbon dioksida, dry ice inilah yang berperan dalam
proses pemadaman api karena suhunya yang dingin akan memadamkan api
serta kandungan karbondioksidanya akan mengurangi komposisi
oksigen. Jika komposisi oksigen tidak terlalu tinggi maka api tidak
akan menyebar. Dry ice dibuat di pabrik-pabrik khusus pembuatan dry
ice. (umpgas.com).Berikut adalah gambar dry ice:
Gambar 3. Gambar dry IceSumber:
http://www.supermommy.com.sgProses Pembuatan Dry Ice dalam Pemadam
kebakaran:1. Proses pembuatan dry ice dimulai dengan produksi gas
yang mengandung konsentrat karbon dioksida tinggi. Gas ini dapat
berupa produk sampingan dari proses Desulfurisasi SO2 atau dari
proses fermentasi skala besar. 2. Kemudian gas CO2 dimampatkan dan
diturunkan suhunya sampai -78,5 C sehingga berubah wujud menjadi
cair.3. Tekanan atau pemampatan kemudian dikurangi, sehingga
sebagian kecil CO2 menguap dan kemudian suhu turun dengan cepat.
Temperatur yang sangat dingin membuat CO2 cair mengeras menjadi
salju. Salju inilah yang disebut dry ice. (answer.yahoo.com).
KesimpulanSO2 sebagai polutan udara berpotensi besar menimbulkan
hujan asam, oleh karena itu perlu adanya penanganan untuk
mengurangi atau menghilangkan kadar SO2 di udara. Metode yang dapat
yang di gunakan untuk mengurangi kadar SO2 dalam udara adalah
dengan menerapkan prinsip Water Spons Filter atau Flue Gas
Desulfurization. Dengan metode tersebut, SO2 akan direaksikan
dengan kapur sehingga membentuk gypsum. Namun, penginjeksian batu
kapur dengan SO2 juga menyisakan gas CO2 yang juga merupakan
polutan dalam udara. Untuk menanggulanginya, CO2 dapat dimanfaatkan
sebagai bahan pengisi alat pemadam api tipe C.
Daftar PustakaAchmad, Rukaesih.Kimia Lingkungan.2004.Yogyakarta:
ANDIOffset.Sastrawijaya, A. Tresna. 2009. Pencemaran
Lingkungan.Jakarta: Aneka Cipta.Nuning E.K dkk. 2006.Pengaruh
Penggunaan Cerobong Asap Model Water Spons Filter (WSF) Terhadap
Penurunan Kadar SO2 pada Industri Tahu di Sukun, Malang.Fakultas
Kesehatan Masyarakat Universitas AirlanggaIR. Nurhasmawaty Pohan.
Pencemaran dan Hujan Asam. Universitas Sumatera UtaraSukarsono.
Kajian Pengurangan SO2 dan NOx dari Gas Buang Hasil Pembakaran
dengan Akselerator. Yogyakarta : Pulitbang Teknologi Maju
BatanKristiyani.2009.Penggunaan Mesin Berkas Elektron sebagai
Alternatif Pengolahan Gas Buang Hasil Pembakaran Batu Bara. Jurnal
Perangkat Nuklir Volume 3, Nomor 05.Bagian Proyek Pengembangan
Kurikulum Dikmenjur. Modul 1 Klasifikasi dan Media Pemadam
Kebakaran. 2003. Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan.
Direktorat Jemderal Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen
Pendidikan Nasional.http://prodiipa.wordpress.comwww.
pubs.usgs.govhttp://gasdepo.co.id/jenis-alat-pemadam-api-dan-kegunaannyahttp://umpgas.comwww.
Answer.yahoo.com
