PENGELOLAAN KUALITAS LINGKUNGAN
‘’PEMANFAATAN PLASMA NON TERMIK DALAM UPAYA
PENGENDALIAN LAJU POLUSI UDARA AKIBAT EMISI GAS
KENDARAAN BERMOTOR BERMESIN 2 TAG SEBAGAI APLIKASI
DALAM PENGELOLAAN KUALITAS LINGKUNGAN’’
Disusun oleh :
Winda Maria Issani
H1E108077
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
2010
1
Abstract
Transportation is a mayor cause of air pollution, 70% of air pollution is generated from vehicle exhausts. The research of removal COx, HC emission gas using non-thermal plasma with out add the additive gas has been carried out. In this research, plasma was produced in a reactor glow discharge corona with multi-points to plane configuration and wire to plane configuration.Verify residues using FTIR. So reduction efficiency between 70 –80 %. The gas emission from the machine were injected in reactor and was change to become phase plasma. And air pollution will be managed with plasma non-thermik solution.Keyword : air pollution, Plasma Non-Thermik
Abstrak
Transportasi di kota-kota besar merupakan sumber pencemaran udara yang terbesar, dimana 70% pencemaran udara diperkotaan disebabkan oleh aktivitas kendaraan bermotor. Berdasarkan permasalahan tersebut telah dilakukan penelitian tentang pereduksian gas emisi COx dan HC dengan menggunakan plasma non-termik tanpa mengunakan gas aditif. Dalam penelitian ini dilakukan dengan membangkitkan plasma non-termik pada reactor lucutan pijar korona dengan konfigurasi kawat bidang. Gas emisi dari kendaraan bermotor langsung dimasukkan kedalam reaktor yang telah aktif tanpa menambah dengan gas aditif. Gas emisi yang masuk kedalam rektor akan mengalami pereduksian akibat berinteraksi dengan plasma yang telah terbangkitkan pada reaktor. Dan pencemaran udara pun bisa teratasi dengan alternatif dari plasma non-thermik.Kata kunci : Pencemaran udara, Plasma Non-Thermik
2
1. JUDUL
Pemanfaatan Plasma Non Termik Dalam Upaya Pengendalian Laju
Polusi Udara Akibat Emisi Gas Kendaraan Bermesin 2 Tag Sebagai
Aplikasi Dalam Pengelolaan Kualitas Lingkungan Udara
2. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Polusi udara terjadi jika limbah mengotori udara. Limbah buatan
manusia merupakan sumber utama polusi udara. Polusi ini dapat berupa gas
atau partikulat, yaitu zarah-zarah (partikel) kecil zat cair atau zat padat.
Limbah semacam itu terutama berasal dari pembakaran bahan bakar untuk
daya kendaraan bermotor atau untuk pemanasan gedung. Limbah semacam ini
juga dihasilkan dari proses industri dan pembakaran limbah padat. Polutan
alamiah mencakup debu, polen, dan partikel-partkel tanah. Pertumbuhan yang
cepat dari populasi dan industri, dan peningkatan jumlah kendaraan bermotor
dan kapal udara telah membuat polusi udara menjadi masalah yang semakin
serius di beberapa kota sejak tahun 1950. Udara kota-kota ini begitu terpolusi
sehingga mengganggu kesehatan orang, mengganggu tumbuhan hewan. tekstil,
bahan bangunan, dan ekonomi Keadaan cuaca yang disebut inversi termal
dapat menyebabkan polutan terkumpul dalam suatu daerah. Suatu inversi
termal terjadi jika suatu lapisan udara panas tertumpangi di atas lapisan udara
yang dingin yang berada di dekat daratan. Hal ini akan menghambat polutan
untuk terangkat naik dan menyebar. Inversi termal ini akan berlanjut sampai
ada hujan atau angin yang menghilangkan lapisan udara panas, sehingga
polutan udara dapat naik. Buangan gas dari berbagai kendaraan bermotor
mengandung banyak polutan, seperti hidrokarbon dan oksida nitrogen. Oksida
nitrogen di udara membantu terbentuknya ozon. Kemudian ozon dapat
3
bereaksi dengan hidrokarbon untuk membentuk suatu polusi udara yang
disebut smog, yaitu kabut yang sangat pekat. Tungku yang membakar batubara
mengeluarkan oksida nitrogen, partikulat, dan oksida sulfur. Polusi udara
mengganggu tumbuhan dan merusak-panenan tembakau, panenan pertanian,
dsb. Tumbuhan-tumbuhan di tepi jalan yang terkena polusi udara juga akan
sukar untuk tumbuh.
Akibat aktivitas manusia yang tidak ramah lingkungan menyebabkan
udara sering kali menurun kualitasnya. Perubahan yang terjadi berupa sifat-
sifat fisis maupun kimiawi. Perubahan kimiawi dapat berupa pengurangan
maupun penambahan salah satu komponen kimia yang terkandung dalam
udara. Kondisi seperti itu lazim disebut dengan pencemaran (polusi) udara.
Menurut Isna Marifat M.Sc., Ketua Penyelenggara Segar Jakartaku, 70 persen
pencemaran udara Jakarta disebabkan Permasalahan polusi udara akibat emisi
kendaraan bermotor sudah mencapai titik yang mengkhawatirkan terutama
dikota-kota besar. Tingginya pertumbuhan jumlah kendaraan bermotor di kota-
kota besar di Indonesia cukup tinggi yaitu berkisar 8-12% per tahun (Sumber :
Kepolisian Negara Republik Indonesia, Direktorat Lalu Lintas (Januari 2000)).
Oleh sebab itu, pencemaran udara yang dibahas dalam paper ini dibatasi hanya
yang berasal dari sektor transportasi, terutama pada kendaraan bermotor 2 tag
yang belum memenuhi komponen ramah lingkungan. Serta bagaimana solusi
yang dapat digunakan dalam mengatasi permasalahan pencemaran udara akibat
kendaraan bermotor ini.
Batasan Masalah
1. Bagaimana pengertian pencemaran lingkungan khususnya pada sektor
pencemaran udara mencakup tinjauan umum tentang pencemaran udara?
2. Apa saja pengaruh pencemaran udara terhadap lingkungan?
3. Apa saja kebijakan pemerintah dalam menanggulangi masalah pencemaran
udara?
4
4. Apa saja pengertian dan tinjauan umum mengenai plasma yang merupakan salah
satu alternatif menaggulangi pencemaran udara?
5. Bagaimana analisis studi kasus mengenai ‘’Pemanfaatan Plasma Non Termik
dalam Upaya Pengendalian Laju Polusi Udara Akibat Emisi Gas Kendaraan
Bermotor Bermesin 2 tag’’?
Tujuan
1. Mempelajari dan mengenal lebih dalam mengenai pencemaran lingkungan
khususnya pada sektor pencemaran udara mencakup tinjauan umum tentang
pencemaran udara.
2. Mengetahui pengaruh pencemran udara terhadap lingkungan.
3. Mengetahui apa saja kebijakan pemerintah dalam upaya menanggulangi masalh
pencememaran udara.
4. Mengetahui pengertian dan tinjauan umum mengenai plasma yang merupakan
salah satu alternatif menaggulangi pencemaran udara.
5. Menganalisis studi kasus ‘’Pemanfaatan Plasma Non Termik dalam Upaya
Pengendalian Laju Polusi Udara Akibat Emisi Gas Kendaraan Bermotor
Bermesin 2 tag’’
Metode Penulisan
Metode yang digunakan dalam penulisan makalah ini adalah berupa kajian
pustaka yang terdiri dari berbagai macam literatur seperti jurnal - jurnal mengenai
Pencemaran Udara, serta melalui media internet. Hal ini dimaksudkan untuk
menambah referensi penulisan makalah ini guna meyakinkan pembaca akan isi dari
makalah ini.
5
3. TINJAUAN PUSTAKA
Pengertian
Pengertian Pencemaran Lingkungan
Pencemaran lingkungan tidak hanya merupakan masalah bagi para ilmuwan,
sebab polusi (pencemaran) juga mempengaruhi kehidupan manusia, seperti masalah
kesehatan, ekonomi, makluk hidup, konservasi alam, bahkan juga keindahan
lingkungan. Dalam kaitan ini William A. Andrew (1972:4) mengemukakan,
Pencemaran lingkungan adalah perubahan yang tidak menguntungkan pada sekitar
kita, secara luas sebagai akibat dari tingkah laku manusia baik secara langsung
maupun secara tidak langsung sebagai akibat dari perubahan energi, pengaruh radiasi,
pengaruh kimia, ataupun percobaan fisika yang tidak memperdulikan makhluk hidup.
Pengertian dan Tinjauan Umum Pencemaran Udara serta Prinsip Proses
Pencemaran Udara
Pengertian Pencemaran udara menurut Peraturan Pemerintah RI no 41/1999
tentang pengendalian pencemaran udara adalah masuknya atau dimasukannya zat,
atau energi, dan/atau komponen lain kedalam udara ambien oleh kegiatan manusia,
sehingga mutu udara ambien turun sampai ketingkat tertentu yang menyebabkan
udara ambien tidak dapat memenuhi fungsinya. Dalam pengertian secara umum,
pencemaran udara adalah kehadiran satu atau lebih substansi fisik, kimia, atau biologi
di atmosfer dalam jumlah yang dapat membahayakan kesehatan mahkluk hidup,
mengganggu estetika dan kenyamanan, atau merusak properti. Serta, Pencemaran
6
udara adalah masuknya, atau tercampurnya unsur-unsur berbahaya ke dalam atmosfir
yang dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan lingkungan, gangguan pada
kesehatan manusia secara umum serta menurunkan kualitas lingkungan. Prinsip dari
pencemaran udara adalah bilamana dalam udara terdapat unsur-unsur pencemar
(biasa disebut polutan baik primer maupun sekunder yang bersumber dari aktifitas
alam dan kebanyakan dari aktifitas manusia) yang dapat mempengaruhi
keseimbangan udara normal dan mengakibatkan gangguan terhadap kehidupan
manusia, hewan dan tumbuh-tumbuhan dan benda-benda lain. Sulfat dioksida (SO2),
Carbon monooksida (CO2), Partikulat Matter, Hidrocarbon (HC), Nitrogen Oksida
( NO ) Photochemical Oxidant, Timah (Pb), Ozon dan Volatile Organic Compounds
(VOC), merupakan polutan-polutan yang bersumber dari antropogenik yang dapat
mencemarkan udara, seperti halnya juga mengakibatkan gangguan pada kesehatan,
mengakibatkan pula kerusakan pada lingkungan.
Klasifikasi Pencemar Udara
1. Pencemar primer : pencemar yang di timbulkan langsung dari sumber pencemaran udara.
2. Pencemar sekunder : pencemar yang terbentuk dari reaksi pencemar-pencemar primer di atmosfer.Contoh: Sulfur dioksida, Sulfur monoksida dan uap air akan menghasilkan asam sulfurik.
Pencemaran Udara akibat Kendaraan Bermotor
7
Jenis-jenis Bahan Pencemar:
- Karbon monoksida (CO)- Nitrogen dioksida (N02)- Sulfur Dioksida (S02)- CFC- Karbon dioksida (CO2)- Ozon (03 )- Benda Partikulat (PM)- Timah (Pb)- HydroCarbon (HC)
Penyebab Utama Pencemaran Udara :
Di kota besar sangat sulit untuk mendapat udara yang segar, diperkirakan 70 % pencemaran yang terjadi adalah akibat adanya kendaraan bermotor.Contoh : di Jakarta antara tahun 1993-1997 terjadi peningkatan jumlah kendaraan berupa :- Sepeda motor 207 %- Mobil penumpang 177 %- Mobil barang 176 %- Bus 138 %
Proses Reaksi Gas Hasil Emisi Kendaraan Bermotor Menjadi Pencemar
Gas COx dalam Udara
Senyawa COx merupakan salah satu gas emisi yang dihasilkan dari pembakaran
bahan bakar minyak bumi dan batu bara selain SOx dan NOx . Senyawa COx
tersebut dapat berupa gas karbonmonoksida (CO) atau gas karbondioksida (CO2).
Karbon dioksida (CO2) umumnya tidak dikatagorikan sebagai polutan udara karena
merupakan komponen yang secara normal terdapat di udara. Pengaruh terbesar yang
dapat mengakibatkan kadar karbondioksida dalam udara meningkat dalam jumlah
yang banyak adalah pembakaran bahan bakar minyak bumi, gas alam, dan
batubara melalui reaksi [2]. Oksidasi tidak lengkap terhadap karbon atau komponen
yang mengadung karbon jika jumlah oksigen yang tersedia kurang dari jumlah
yang dibutuhkan untuk pembakaran sempurna agar dihasilkan karbon dioksida.Secara
sederhana pembakaran karbon dalam minyak bakar terjadi melalui beberapa
tahap sebagai berikut :
8
Reaksi antara karbon dioksida dan komponen yang mengandung karbon pada
suhu tinggi dapat menghasilkan karbon monoksida (CO). Hampir 60% dari polutan
yang dihasilkan terdiri dari karbon monoksida. Tetapi gas CO dalam udara
merupakan senyawa yang kurang stabil dan biasanya akan bereaksi dengan oksigen
membentuk karbondioksida (CO2) melalui reaksi:
Kedua proses pembentukangas CO2 tersebut dapat menyebabkan kadar
karbondioksida dalam udara semakin meningkat. Salah satu dampak negatif
apabila kadar karbondiosida melebihi batas ambang kandungan CO2 dalam jumlah
yang banyak adalah terjadinya efek pemanasan global yang lebih dikenal dengan
sebutan efek rumah kaca
Pengaruh Pencemaran Udara Terhadap Lingkungan
9
Untuk mengetahui pengaruh pencemaran udara terhadap lingkungan terlebih
dahulu diketahui hubungan udara dengan lingkungan. Menurut hipotesis Gaia yang
dicetuskan James Lovelock, menyatakan bahwa keseimbangan antara
karbonmonooksida dan oksigen di atmosfir, yang dijaga oleh organisme hidup terjadi
tidak hanya untuk menciptakan komposisi kimia atmosfir yang unik, tetapi juga
karakteristik lingkungan lainnya yang memungkinkan kehidupan ini berlangsung
(Cunningham dan Saigo,2003 dalam Amqam H dan Hasyim Djaffar M, 2006) Dan
ketika terjadi pencemaran udara yaitu masuknya, atau tercampurnya, unsur-unsur
berbahaya ke dalam atmosfir maka keseimbangan unsur-unsur yang ada diudara akan
terganggu sehingga pengaruhnya terhadap lingkungan dapat diketahui yaitu dapat
mengakibatkan terjadinya kerusakan lingkungan atau menurunnya kualitas
lingkungan.
Menurut laporan Tim Badan Eksekutif WALHI (1998), Sumber polutan udara
terbesar adalah dari kendaraan bermotor. Kurang lebih 13- 44% debu (TSP), 71-89%
hidro carbon, 100% timbal dan 34-73% Nitrogen Dioksida (NOx) yang terdapat di
udara di kota Jakarta dan Surabaya berasal dari kendaraan bermotor. Sedangkan
industri berperan dalam emisi 15-28% dari total TSP, 16-43% of NOx dan 63-88%
SOx . Sumber utama lain debu berasal dari pembakaran sampah rumah tangga,
dimana menurut studi ini mencakup 41% dari sumber debu di Jakarta. Sektor industri
merupakan sumber utama sulfur dioksida (SOx). Sedangkan 100% timbal berasal dari
pembakaran BBM. Di tempat-tempat padat Jakarta, konsentrasi timbal bisa 100 kali
dari ambang batas.
Beberapa akibat dari pencemaran udara terhadap kerusakan lingkungan atau
penurunan kualitas lingkungan adalah:
1. Gangguan visibilitas
2. Gangguan pada tanah dan air karena adanya endapan partikulat dari
pengaruh deposisi atmosfir memberi efek
a. pengasaman pada danau dan sungai
b. Mengubah keseimbangan nutrien diair pesisi dan muara sungai
c. Deplesi nutrien tanah
10
d. Merusak sensitifitas hutan dan ladang pertanian
e. Dan mempengaruhi diversitas ekosistem
3. Adanya Ground level Azone yang dapat merusak ekosistem yaitu
menggangu kemampuan tanaman untuk berproduksi dan merusak keadaan
ingkungan disekitar, kota, taman dll.
4. Pengasaman air hujan karena transformasi H2O bercampur dengan CO2 dan
SO2 mengakibatkan Sulfur menjadi Asam sulfur (H2SO4) dan Nitrogen menjadi
Asam Nitrit ( HNO3).
Pencemaran juga mengubah struktur atmosfir bumi sehingga membuka celah
masuknya bahaya radiasi sinar matahari (ultra violet). Dan pada waktu yang
bersamaan, keadaan udara yang tercemar merupakan fungsi insulator yang mencegah
aliran panas kembali ke ruang angkasa, dengan demikian mengakibatkan
peningkatan suhu bumi. Proses inilah yang dikenal sebagai greenhouse effect (efek
rumah kaca). Para ilmuwan memperkirakan bahwa peningkatan suhu bumi, atau yang
diistilahkan sebagai global warming, pada akhirnya akan mempengaruhi banyak hal
seperti pasokan makanan dunia, perubahan tingkat permukaan air laut, serta
terjadinya penyebaran penyakit tropis.
Kebijakan Pemerintah Dalam Upaya Menanggulangi Masalah Pencemaran
Udara.
1. Pemantauan Kualitas Udara Ambien.
Yaitu Upaya pemantaun pada kadar zat, energi, dan/atau komponen lain yang
ada di udara bebas dipermukaan bumi pada lapisan troposfir yang sangat dibutuhkan
dan mempengaruhi kesehatan manusia, makhluk hidup dan unsur lingkungan hidup
lainnya. Program pemantauan di Indonesia telah dilakukan, ditandai dengan
pembangunan stasiun pemantau kualitas udara kontinyu yaitu pembangunan 33
Stasiun Pemantau Kualitas Udara Permanen dan sembilan Stasiun Pemantau Kualitas
Udara Bergerak yang dilakukan pada tahun 1999-2002.
2. Pengendalian pencemaran udara dari sarana transportasi kendaraan bermotor
11
Yaitu Upaya pencegahan dan/atau penanggulangan pencemaran udara serta
pemulihan mutu udara agar berada pada batas maksimum zat atau bahan pencemar
yang boleh dikeluarkan langsung dari pipa gas buang kendaraan bermotor.
Pengendalian pencenaran Udara
a. Pengembangan perangkat peraturan.
b. Penggunaan bahan bakar bersih.
c. Penggunaan bahan bakar alternatif.
d. Pengembangan manajemen transportasi.
e. Pemantauan emisi gas buang kendaraan bermotor.
f. Pemberdayaan peran masyarakat melalui komunikasi massa.
3. Pengendalian pencemaran udara dari industri.
Yaitu Upaya pencegahan dan/atau penanggulangan pencemaran udara serta
pemulihan mutu udara agar berada pada batas maksimum zat atau bahan pencemar
yang boleh dikeluarkan langsung dari buang gas industri. Upaya yang dilakukan
adalah Penataan peraturan perundangundangan bagi industri yang mengeluarkan
emisi gas buang udara. Peningkatan peran industri untuk mentaati Baku Mutu Emisi
melalui penandatanganan SUPER (Surat Pernyataan). Relokasi industri (pencemar
udara) ke kawasan-kawasan industri atau zona industri.
Aplikasi atau Penerapan yang Dapat Dilakukan Sebagai Teknologi Pereduksi
Pencemaran Udara
Dampak-dampak pencemaran udara kendaraan bermotor dapat dicegah dengan cara
pemilihan rute lalu lintas yang cukup jauh dari areal berpenduduk dan mengurangi
kemacetan lalu lintas misalnya pembuatan jalan bypass tidak memasuki areal
permukiman, mempertahankan integritas komersial dan sosial jalan, tapi masih
membolehkan akses ke jalan raya. Selain itu dapat dilakukan mitigasi perbaikan
desain untuk meminimalkan pencemaran udara akibat kendaraan bermotor meliputi:
pemilihan alinyemen jalan tidak melalui daerah dekat permukiman, sekolah
dan perkantoran;
12
menyediakan kapasitas jalan yang memadai untuk menghindari kemacetan
lalu lintas, dengan proyeksi peningkatan arus lalu lintas di masa yang akan
datang;
menghindari penempatan perpotongan jalan yang sibuk;
memperhitungkan pengaruh arah angin dalam penentuan lokasi jalan dan
bangunan pelengkapnya, seperti pompa bensin di dekat permukiman;
sedapat mungkin menghindari lereng curam dan belokan tajam yang akan
mendorong penurunan atau peningkatan kecepatan serta shifting;
sealing jalan-jalan kotor yang banyak digunakan bila melalui daerah-daerah
berpenduduk, untuk mengendalikan debu; dan
penanaman vegetasi yang tinggi,berdaun lebat dan rapat diantarajalan dan
pemukiman untukmenyaring pencemaran. Hasistudi dari Puslitbang Jalan
danJembatan (Nanny Kusminingrum,tahun 1996 s/d 1998),pengendalian
polusi udara dengan pemanfaatan tanamanjenis pohon dapat mereduksi 14-
60%, jenis perdu 17-59% dan jenis semak/rumput 19-66%.
Mengatasi Polusi Dengan Plasma
Pencemaran lingkungan akibat polusi di tanah air semakin bertambah
komplek. Polusi udara, air, tanah dari berbagai aktifitas industri, domestik serta
asap kendaraan bermotor meningkat dari tahun ke tahun. Dan tidak sedikit akibat dari
polusi ini sudah mulai kita rasakan. Dalam mengatasi polusi ada tiga hal yang
menjadi perhatikan utama, yaitu kebijakan serta manajemen lingkungan, kesadaran
lingkungan dari segenap unsur masyarakat, dan yang terakhir adalah pemanfaatan
teknologi yang tepat dalam mengatasi berbagai macam polusi. Selama ini teknologi
pengolahan limbah kurang mendapatkan perhatian serius di ndonesia. Padahal tidak
sedikit permasalahan limbah cair maupun gas terbentur pada permasalahan
penggunaan teknologi. Dengan semakin berkembangnya perindustrian di
13
Indonesia, sudah selayaknya pemilihan serta penggunaan teknologi yang tepat
dalam mengatasi masalah limbah segera diterapkan.
Dalam kasus ini dapat diberikan suatu alternatif yaitu sebuah teknologi yang
kerap disebut teknologi plasma. Diberbagai negara maju termasuk Jepang, teknologi
plasma mulai banyak dipergunakan untuk mengolah limbah gas dan cair dari berbagai
kegiatan industri, domestik serta dari asap kendaraan bermotor. Sedangkan di
negara Eropa dan Amerika berbagai penelitiaan dari penggunaan teknologi plasma
untuk mengolah limbah juga banyak dikembangkan.
Pengertian Plasma
Plasma adalah zat keempat di samping zat klasik: padat, cair, dan gas. Zat
plasma ini bukanlah plasma seperti pada kata plasma darah, kata yang paling umum
digunakan berkaitan dengan plasma dalam bidang Biologi. Plasma zat keempat ini
ditemukan pada tahun 1928 oleh ilmuwan Amerika, Irving Langmuir (1881-1957)
dalam eksperimennya melalui lampu tungsten filament. Plasma ini sangat mudah
dibuat, caranya dengan pemanfaatan tegangan listrik. Contoh, hadapkan dua
electrode di udara bebas. Seperti kita ketahui udara adalah isolator, materi yang tidak
menghantarkan listrik. Namun, apabila pada dua electrode tadi diberikan tegangan
listrik yang cukup tinggi (10 kV<), sifat konduktor akan muncul pada udara tersebut,
yang bersamaan dengan itu pula arus listrik mulai mengalir (electrical
discharge),phenomena ini disebut eletrical breakdown. Mengalirnya arus listrik
menunjukkan akan adanya ionisasi yang mengakibatkan terbentuknya ion serta
elektron pada udara diantara dua electrode tadi. Semakin besar tegangan listrik yang
diberikan pada electrode, semakin banyak jumlah ion dan elektron yang terbentuk.
Aksi-reaksi yang terjadi antara ion dan elektron dalam jumlah banyak ini
menimbulkan kondisi udara diantara dua electrode ini netral, inilah plasma.
Singkat kata plasma adalah kumpulan dari electron bebas, ion dan atom bebas.
Dewasa ini teknologi plasma banyak digunakan dalam berbagai bidang industri,
seperti industri elektronik, material, kimia, dan obat-obatan. Selain daripada itu
teknologi plasma mulai dimanfaatkan juga untuk mengolah limbah cair dan gas.
14
Mengatasi polusi udara dengan plasma
Mengatasi polusi dengan plasma bukan merupakan sebuah hal yang baru.
Pada tahun 1907 Frederick Cottrell memperkenalkan electrostatic precipitator
(EP) untuk mengatasi polusi akibat aerosol (sampah udara) dari asap pabrik hasil
pembakaran. EP dapat digunakan untuk mengumpulkan aerosol. Prinsip kerja dari EP
adalah perpaduan dari medan electrostatic dan aliran ion yang dihasilkan oleh corona
discharge. Mekanisme kerjanya adalah partikel aerosol ditangkap atau dikumpulkan
oleh aliran ion, kemudian kumpulan partikel tadi diangkut oleh medan
electrostatic lalu dipisahkan. Sekarang EP banyak digunakan untuk mengatasi aerosol
dari asap pabrik termasuk diantaranya di Indonesia. Namun asap hasil pembakaran
dari pabrik maupun kendaraan bermotor tidak hanya mengandung aerosol saja, akan
tetapi didapati juga gas NOx, SOx, CO dan Dioxin yang diketahui sangat berbahaya
pada kesehatan. Kita mengenal hujan asam (HNO3 dan H2SO4 ) yang dapat
mengakibatkan kanker. Juga gas CO yang dapat mematikan apabila kita
mengirupnya secara langsung. Kita juga dapat merasakan bertambah suhu bumi,
akibat. Dan baru-baru ini kita mendengar Dioxin yang muncul dari pembakaran
pertambahan CO2 sampah plastik, yang walaupun kadarnya sedikit namun berbahaya
bagi kesehatan kita. Hal ini mendorong Dr. Seiichi Masuda dari Tokyo University
15
untuk mencari teknologi yang dapat mengatasi gas beracun hasil pembakaran
pabrik. Pada tahun 1986 Seiichi Masuda mempublikasikan teknologi plasma,
sebagai teknologi untuk mengatasi kandungan gas NOx, SOx dari asap pembakaran
pabrik. Prinsip dari teknologi plasma dalam mengatasi kandungan gas NOx atau
SOx sangatlah mudah. Seperti di jelaskan pada penjelasan di atas, plasma terbentuk
dari kumpulan electron bebas, ion serta atom. Aksi-reaksi pada ion dan electron
dalam plasma seperti reaksi ionisasi, excitasi, dan dissociasi dengan udara bebas
disekitarnya berlanjut dengan terbentuk species aktif (ion, electron, molekul yang
mudah bereaksi) seperti Ozone, OH, O, NH yang 3memiliki sifat radikal, sangat
mudah bereaksi dengan senyawa-senyawa yang ada disekitarnya. Species aktif
yang terbentuk ini kemudian bereaksi dengan gas NOx atau SOx kemudian
mengubah serta menguraikannya. Dewasa ini di Jepang teknologi plasma
berkembang sangat pesat. Dimana teknologi plasma memiliki beberapa kelebihan
yaitu pembuatan peralatan dan maintenance yang sangat mudah, namun memiliki
efektifitas penguraian yang cukup tinggi. Struktur yang mudah dari peralatan
teknologi plasma, memungkinkan untuk dipasang langsung pada kendaraan
bermotor untuk mengurangi kadar NOx yang timbul pada asap kendaraan hasil
dari pembakaran bensin atau solar. Selain untuk mengatasi NOx dan SOx teknologi
plasma dapat dipergunakan juga untuk menguraikan berbagai macam senyawa
beracun seperti Dioxin, gas VOC (Volatile organic compounds) seperti, CFC,
trichloroethylene, toluene, benzene serta gas dari hasil pembakaran lainnya.
Dasar Teori Pengaruh Reaksi Gas
Lucutan Pijar Krona Sebagai Pembangkit Plasma
Lucutan korona merupakan suatu keadaan dalam lucutan mandiri. Lucutan korona
diawali dengan lucutan townsend dan diikuti oleh lucutan glow. Karakteristik lucutan
gas yang terjadi di dalam tabung lucutan gas dengan konfigurasi geometri elektroda
kawat-bidang. Karakteristik umum lucutan korona adalah adanya medan listrik tak
seragam (laplacian), dimana medan listrik laplacian ditentukan oleh konfigurasi
geometri elektroda. Pada lucutan pijar korona, distribusi medan listrik membatasi
terjadinya ionisasi pada daerah tertentu dalam tabung lucutan gas. Daerah ini
16
disebut daerah ionisasi (ionizaton region). Letaknya disekitar elektroda aktif. Dalam
konfigurasi geometri elektroda kawat-bidang, daerah ionisasi terletak di sekitar
kawat. Sedangkan daerah lain di luar daerah ionisasi disebut daerah aliran
muatan (drift region). Daerah ionisasi mempunyai intensitas medan listrik sangat
kuat dan mampu menimbulkan ionisasi primer.
Reduksi Gas COx dan HC
Pereduksian polutan dengan teknik plasma lucutan pijar korona untuk gas
karbonmonoksida (CO) lebih mudah dibandingkan CO2, dalam sub bahasan ini
akan diuraikan pereduksian CO2. Pereduksian CO2 diawali oleh proses pemisahan
ikatan-ikatan molekul gas (molekul-molekul gas mengalami dissosiasi). Proses
pemisahan ikatan-ikatan tersebut dapat mengakibatkan terjadinya ionisasi atau
radikalisasi pada molekul-molekul gas, sehingga terbentuk ion-ion, elektron, dan
radikal-bebas yang energetik. Pada radikalisasi mekanisme reaksi radikal-bebas
merupakan suatu deret reaksi-reaksi bertahap yang meliputi: tahap permulaan
(inisiation),tahap perambatan (propagation), dan tahap pengakhiran(termination).
Radikal-bebas yang terbentuk dari proses radikalisasi akan mendissosiasi molekul-
molekul gas yang berada dalam reaktor sehingga terjadi suatu reaksi berantai.
4. METODE PENELITIAN
3.1. Skema Penelitian
Pada penelitian in diawali dengan mempersiapkan alat dan bahan terlebih dahulu
diantaranya adalah mempersiapkan rektor pereduksi, kabel penghubung, kendaraan
bermotor catu daya tegangan tinggi, gas analiser serta kantung plastik. Kemudian
dirangkai sedemikian hingga peralatan siap untuk digunakan, kemudian dicoba
terlebih dahulu bahwa semua alat dapat berfungsi. Setelah alat berfungsi baru
dimulai proses penelitian yaitu dengan catu daya dinyalakan dan dikondisikan pada
kondisi pijar korona, kemudian dialirkan gas kedalam reaktor tersebut dan
dianalisa hasil keluaran gasnya hal ini dilakukan dengan mengubah variasi kendaraan
bermotor. Setelah berlangsung semua maka dilakukan uji FTIR dengan cara
mengambil keraknnya. Setelah semua data terpenuhi kemudian dilakukan analisa
dan pembahasan.
17
mengalirkan gas emisi melalui rektor tanpa menyalakan catu daya, kemudian
hasilnya dianalisa dengan gas analiser hasil pengukuran merupakan hasil standar
kandungan gas emisi. Setelah itu besarnya persentasi reduksi gas dapat ditentukan
dengan menggunakan persamaan sebagai berikut [4]:
dengan Co adalah konsentrasi gas sebelum direduksi dan C t adalah konsentrasi
gas setelah direduksi. Seluruh proses penelitian yang dilakukan dapat digambarkan
dengan diagram blok di bawah ini (gambar 3.1):
18
Gambar. 3.1. Skema laju gas dalam
reaktor.
5. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pencemaran lingkungan saat ini sudah semakin buruk bahkan melewati batas
dilihat dari semakin sulitnya menemukan penanggulangan untuk mengatasinya,
terutama dalam pencemaran udara. Manusia mengalami kontak langsung dengan
udara, di dalam udara terdapat O2 sumber utama bagi pernapasan manusia untuk
hidup. Berdasarkan hal itu maka dilakukan suatu upaya dalam menanggulanginya.
Transportasi merupakan sumber utama penghasil emisi pencemar udara, terutama
pada kendaraan bermotor yang masih memakai mesin 2 tag yang tidak ramah
lingkungan. Pemerintah mengeluarkan suatu kebijakan dalam mengatasi pencemaran
udara akibat transportasi kendaraan bermotor dan melalui kebijakan tersebut banyak
para ahli yang berpartisipasi dalam upaya penaggulangannya. Salah satunya adalah
dengan memberdayakan suatu alternatif pemanfaatan plasma termik untuk mereduksi
polutan kendaraan bermotor.
1. Pereduksian Polutan Gas COx
Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa sistem pereduksian menggunakan plasma non
termal telah berhasil untuk mereduksi gas polutan kendaran dengan kisaran reduksi
sebesar 57 – 80 %. Ini menunjukkan bahwa sistem ini sangat efektif diterapkan
pada kendaraan bermotor, mengingat prinsip kerja alat ini tanpa menngunakan
bahan aditif. Sedangkan hipotesa reduksi gas COx tersebut di atas adalah sebagai
berikut :
Disosiasi CO2 :
Sedangkan hipotesa reduksi gas COx tersebut di atas adalah sebagai berikut :
Disosiasi CO2 :
19
Disosiasi CO :
Disosiasi H2O :
Disosiasi NO2 :
Disosiasi NO :
Radikal O* yang terbentuk dari disosiasi CO2 dan CO maupun H2O dapat
berikatan dengan CO2 dan CO sehingga membentuk CO32- dan CO2 melalui
reaksi :
Senyawa CO32- yang terbentuk, kemudian akan bereaksi lebih lanjut dengan H2O
membentuk aerosol COn .H2O melalui reaksi :
Sedangkan pembentukan NH4+ dapat terjadi melalui hipotesa reaksi bertahap
antara radikal N* dengan radikal H* dan ion H+ sebagai berikut :
20
Senyawa NH yang terbentuk kemudian bereaksi lebih lanjut dengan CO32- untuk
membentuk senyawa (NH4)2CO3 melalui reaksi :
Dari data terlihat bahwa pereduksian untuk gas buangan dari kendaraan yang
memiliki bensin campur lebih besar dari kendaraan yang hanya menggunakan
bahan bakar bensin saja. Hal ini dikarenakan untuk bensin campur didapat
komposisi senyawa kimia yang lebih banyak dibandingkan dengan bensin murni.
Dengan demikian maka akan semakin banyak senyawa gas yang terbentuk setelah
mengalami proses pembakaran, dengan demikian akan menambah terbentuknya
elektron dalam plasma tersebut. Pada kendaraan yang berbahan bakar campur
emisi gas buanganya berwana putih pekat atau berkabut, hal ini menunjukkan
adanya partikel koloid yang terkandung didalam asap tersebut. Namun setelah
diberlakukannya korona pada emisi gas, maka kabut asap tersebut secara visual 100%
tereduksi atau hilang. Hilangnya kabut asap tersebut dikarenakan partikel koloid yang
terkandung didalam kabut asap tersebut setelah masuk ke dalam reaktor, kemudian
akan termuati oleh adanya elektron yang terdapat di dalam plasma, sehingga partikel
tersebut akan menjadi partikel bermuatan, dan oleh 2923,9 cm-1 dan 2854,5 cm-1.Pita
dari tekukan ( bending ) C-H pada 1337,2cm-1. Adanya gugus C-O ditunjukkan oleh
serapan pita 1155.3 cm-1 dan untuk C=O ulur ditunjukkan oleh serapan 1706,9
cm-1. Adanya gugus CO32- ditunjukkan oleh serapan pita 1460 cm-1 . Berdasarkan
hasil analisa dapat disimpulkan bahwa salah satu senyawa yang terdapat dalam
kerak memiliki ikatan C-H, C-O, C=O dan CO32-.
21
Gambar 4. Keadaan polutan sebelum dan sesudah direduksi
gaya elektrostatik maka partikel bermuatan tersebut akan tertarik oleh masing
masing elektroda. Dengan demikian maka partikel tersebut akan terendapkan
pada elektroda kawat tersebut. Terendapnya partikel ini dapat ditunjukkan oleh
adanya kerak berwarna hitam pada elektroda-elektroda tersebut tersebut. Foto yang
menunjukan hilangnya kabut asap kabut asap tersebut dapat dilihat pada gambar 4.
6. PENUTUP
Kesimpulan
Dari hasil analisis dan pembahasan studi kasus dapat diambil kesimpulan
yaitu:
1. Prinsip dari pencemaran udara adalah bilamana dalam udara terdapat unsur-
unsur pencemar (biasa disebut polutan baik primer maupun sekunder yang
bersumber dari aktifitas alam dan kebanyakan dari aktifitas manusia) yang
dapat mempengaruhi keseimbangan udara normal dan mengakibatkan
gangguan terhadap kehidupan manusia, hewan dan tumbuh-tumbuhan dan
benda-benda lain.
2. Berdasarkan pengamatan bahwa pencemaran udara sudah menjadi
masalah besar dan berdampak buruk bagi lingkungan maka dilakukan
suatu upaya untuk menanggulangi pencemaran udara tersebut melalui
pemanfaatan plasma non termik atau plasma lucutan pijar korona.
22
3. Setelah melakukan percobaan dan penelitian didapatkan hasil prototipe
sistem pereduksian gas polutan COx dan HC pada emisi kendaraan
bermotor, tanpa menggunakan penambahan gas aditif, dengan hasil
efesiensi dekomposisi sebesar70%-80%. Hal ini menunjukan bahwa
sistem memungkinkan untuk diterapkan pada kendaraan bermotor.
Saran
Penulis menyarankan agar permasalahan mengenai pencemaran udara dapat
dikaji lebih lanjut agar memperoleh gambaran yang kongkret mengenai studi ini
sehingga dapat ditangani secara jelas. Dan penulis mengharapkan agar ke depannya
pengupayaan pembuatan alternatif penaggulangan pencemaran udara dapat lebih
dikembangkan lagi. Serta hasil dari penelitia pemanfaatan plasma-non thermik dapat
Menjadi bahan pertimbangan bagi Pemerintah agar dapat diterapkan pada
kendaraan-kendaraan.
DAFTAR PUSTAKA
1. Ali, Arshad Rahim. 2008. Kebijakan Pencemaran Udara Di Indonesia. Polewali
Mandar, Sulawesi Barat :Dinas Kesehatan Polewali mandar.
http://arali2008.files.wordpress.com/2008/08/kebijakan-pencemaran-udara1.pdf.
2. Anonim. 1995. Polusi Udara.
http://candrapetra.files.wordpress.com/2008/10/tahun-1995.pdf
3. Gunawan, Gugun. 2007. Polusi Udara Di Ruas Jalan Perkotaan. Bandung.
http://www.pusjatan.pu.go.id/upload/jurnal/2007/JN2401APR0701.pdf
4. Kusminingrum, Nanny & Gunawan, G. 2008. Polusi Udara Akibat Aktivitas Kendaraan
Bermotor Di Jalan Perkotaan Pulau Jawa Dan Bali. Bandung.
www.pusjatan.pu.go.id/upload/jurnal/2008/JN2503DES0806.pdf
5. Putra. 2009. Penanganan Si negative Polusi udara.
http://www.alpensteel.com/component/content/article/65-109-energi-fuel-cell-
sel-bahan-bakar/1759--penanganan-sisi-negatif-polusi-udara.pdf
23
6. Sugiharto, Ari. Rasito dkk. 2004. Pemanfaatan Plasma Non Termik dalam Upaya
Pengendalian Laju Polusi Udara Akibat Emisi Gas Kendaraan Bermotor Bermesin 2
tag. Semarang:Universitas Dipenegoro.
http://eprints.undip.ac.id/2148/1/Pemanfaatan_Plasma_Non_Termik_dalam_Upaya_Pen
gendalian_Laju_Polusi_Udara_Akibat_Emisi_Gas_Kendaraan_Bermotor_Bermesin_2_t
ag.pdf
24
LAMPIRAN
25