POLUSI UDARA
Tahukah Anda, bahwa udara yang kita hirup tiap hari mengandung banyak sekali zat kimia. Kurang lebih terdapat 14 jenis zat kimia yang terbang di udara bersama udara yang kita hirup.
Pencemaran udara disebabkan oleh terdapatnya zat kimia di dalam lingkungan di atas ambang batas yang ditentukan.
Pada kisaran normal zat-zat kimia di udara masih baik kita hirup, akan tetapi jika melebihi ambang batas yang ditentukan udara disekitar kita akan menjadi musuh yang mematikan. Salah satu zat kimia yang banyak diudara adalah Nitrogen (N2) dan Oksigen (O2).
Ambang normal zat itu akan berubah seiring dengan pertambahan penduduk, industri dan transportasi.
Banyak kegiatan sehari-hari kita yang dapat menyebabkan kerusakan alam ini. Mulai dari hasil pembuangan kendaraan bermotor hingga industri besar. Berikut ini adalah berbagai macam jenis zat kimia yang dapat membuat udara tercemar: CO2, CO, NO dan NO2, SO2 dan SO3, Pb, CFC
A. Bahan-bahan Penyebab Pencemaran Udara
1. CO2 (Karbon Dioksida )
Sebelum era industrialisasi, kadar karbon dioksida masih rendah yaitu 280 ppm pada tahun 1860, sedangkan pada tahun 1960 kadar gas tersebut meningkat menjadi 315 ppm. Peningkatan kadar ini disebabkan karena tingginya penggunaan bahan bakar batubara, minyak bumi dan gas alam.
Batubara yang komponen penyusunnya berupa karbon (C), jika dibakar akan bereaksi dengan oksigen (O2) menghasilkan karbon dioksida (CO2), demikian juga dengan gas alam dan minya bumi yang sering kita pakai sehari-hari.
Tahukan Anda bahwa tubuh kita juga penghasil CO2 yang merupakan hasil pembakaran dari makanan yang kita makan selain menghasilkan air, oleh tumbuhan CO2 akan ditangkap sebagai bahan baku fotosintesa sebagai penghasil karbohidrat dan O2.
2. Efek Rumah Kaca
Dampak dari kenaikan kadar CO2 di udara akan menyebabkan peningkatan suhu di permukaan bumi. Rumah kaca merupakan rancang bangun yang dibuat untuk pembibitan tanaman yang sering kita jumpai pada lahan pertanian dan perkebunan modern.
Sinar matahari dapat menembus kaca, akan tetapi sinar infra merah yang dipantulkan tidak bisa menembusnya dan terperangkap didalamnya sehingga suhu di dalam rumah kaca meningkat.
Kondisi itu pula yang terjadi dengan bumi kita, CO2 di udara dapat dilewati sinar infra merah dan sinar tampak tetapi menahan sinar infra merah yang dipantulkan bumi. Semakin tinggi CO2 di udara semakin panas suhu di permukaan bumi. Jika ini terjadi terus menerus maka es di kutub akan mencair dan menaikkan permukaan air laut yang akhirnya akan menenggelamkan pulau-pulau. Amatilah kondisi ini disekitar Anda apakah garis pantai semakin naik!.
3. CO (karbon monoksida)
Tahukah Anda bahwa kendaraan bermotor yang sering kita kendarai menyumbang 10.000 – 40.000 ppm CO (Karbon Monoksida), padahal udara dikatakan bersih jika mengandung CO sebesar 0,1 ppm.
Ambang batas CO di udara sebesar 100 ppm. Gas CO ini disebabkan dari proses pembakaran pada mesin kendaraan yang tidak sempurna.
4. NO dan NO2 (Oksida Nitrogen )
Pencemaran udara dapat disebabkan oleh oksida nitrogen. Sumber utama oksida nitrogen adalah pembakaran bahan bakar dalam industri dan kendaraan bermotor.
Campuran antara NO dan NO2 sebagai pencemar ditandai dengan NOx. Ambang batas NOx di udara adalah 0,05 ppm. NOx jika bereaksi dengan bahan pencemar lain akan berbahaya dan menimbulkan fenomena asap kabut (smog).
5. SO dan SO2 (Oksida Belerang )
Oksida belerang ini dapat menyebabkan hujan asam yang bersifat merusak. Oksida belerang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar seperti batu bara dan minyak.
Oksida belerang ini juga dihasilkan dari limbah industri pengolahan logam yaitu pemanggangan bijih logam berupa sulfida.
6. Timbal (Pb)
Timbal merupakan pencemar udara yang berasal dari gas buang kendaraan bermotor. Setelah mengalami pembakaran di dalam motor, timbal di lepas ke udara dalam bentuk oksida timbal.
Perlu juga Anda ketahui bahwa timbal merupakan logam berat yang sangat berbahaya bagi kesehatan tubuh kita.
7. Klorofluorokarbon (CFC)
Apakah Anda mempunyai lemari pendingin (kulkas) atau cat semprot. Jika punya pastikan bahwa produk yang Anda pakai bebas CFC. CFC merupakan zat kimia yang dapat merusak ozon.
Perusakan ini bersifat kimiawi artinya ozon yang mempunyai susunan molekul O3 dapat dirusak oleh salah satu unsur penyusun CFC yaitu Cl.
Untuk Anda ketahui bahwa ozon berfungsi untuk menyerap sebagain radiasi ultraviolet dari matahari menuju ke bumi. Jika lapisan ozon rusak, maka sinar ultra violet akan masuk ke bumi tanpa tersaring lebih dahulu sehingga menyebabkan berbagai jenis bencana dan penyakit.
B. Dampak Pencemaran Udara
1. CO2 (Karbon Dioksida )
Gas yang keluar tidak berbahaya tetapi menyebabkan efek rumah kaca sehingga menimbulkan pemanasan muka bumi. Hal ini berdampak mencairnya gunung-gunung es di kutub. Tingginya pencairan gunung es di kutub berdampak pada naiknya permukaan air laut sehingga daerah-daerah pinggir pantai akan menjadi tergenang.
2. CO (Karbon Monoksida )
Gas tidak berwarna, tidak berbau tapi beracun akibat pembakaran bensin dan minyak yang tidak sempurna.
Darah dalam tubuh turun kemampuannya untuk mengangkut oksigen sehingga darah kekurangan oksigen, dalam jumlah besar dapat menyebabkan pingsan hingga kematian.
3. NO dan NO2
Menyebabkan smog, mengurangi daya pandang, iritasi mata dan saluran pernafasan dan memicu serangan asma.
Selain itu juga menurunkan daya tahan tubuh sehingga mudah terserang kuman penyakit saluran pernafasan dan paru-paru
4. SO2 dan SO3
Menyebabkan hujan asam yang merusak tumbuhan, korosi logam dan merusak bangunan.
Bagi tubuh dapat menyebabkan penyakit paru-paru kronis dan akut, menimbulkan gangguan mata (mata merah dan berair), tenggorokan dan gangguan hidung dan memperparah penderita asma.
5. Pb
Menyebabkan kerusakan permanen pada otak, darah, dan organ lainnya. Selain itu juga dapat meracuni sistem pembentukan sel darah merah sehingga mengakibatkan anemia dan menyebabkan tekanan darah tinggi dan gangguan jantung.
6. CFC
Menyebabkan rusaknya ozon, kanker kulit, katarak, dan kerusakan pada tanaman.
C. Mencegah Pencemaran Udara
1. CO2 (Karbon Dioksida )
Mengurangi pertambahan penduduk, mengurangi pembabatan hutan dan pengelolaan industri.
Langkah ini ditempuh karena semakin tinggi pertambahan penduduk semakin tinggi pula gas CO2 yang dibuang di udara, dengan adanya tumbuhan maka CO2 akan diubah kembali menjadi zat makanan dan gas O2, yang berguna bagi makhluk hidup
2. CO (Karbon Monoksida )
Mengurangi penggunaan kendaraan bermotor. Seperti di kota Jakarta adanya program 3 in 1 selain untuk mengurangi kepadatan lalu lintas juga meminimalkan penggunaan kendaraan yang akan meningkatkan gas buang khususnya CO. Begitu juga busway, dengan bus semacam itu orang tidak perlu menggunakan kendaraan pribadi.
3. NO dan NO2
Memasang pengubah katalitik (catalitik converter) pada knalpot kendaraan. Fungsi dari katalitik ini adalah sebagai penyaring sebelum gas buang keluar dari knalpot.
4. SO2 dan SO3
Pengaturan penggunaan bahan bakar batubara dan minyak bumi. Pabrik sebagai penyumbang gas buang SOx yang tinggi harus melakukan pengawasan pada limbah yang dihasilkan. Saat ini ada badan dunia yang mengatur tentang baku mutu produksi apakah sudah memperhatikan lingkungannya atau belum yaitu dengan adanya sertifikat ISO.
5. Pb
Mengurangi penggunaan senyawa timbal pada bensin. Di seluruh dunia saat ini sedang mengurangi penggunaan bahan bakar (premium, pertamax, solar) yang mengandung timbal.
Langkah lain yang ditempuh adalah memproduksi mobil yang ramah lingkungan, yaitu menggunakan mesin dengan bahan bakar gas. Bahkan di Jepang telah dibuat mobil yang mempunyai hasil buangan berupa air.
6. CFC
Mengurangi penggunaan produk-produk yang mengandung CFC seperti cat semprot, hairspray, pendingin ruangan (AC) dan memilih produk yang non CFC. Produk-produk yang ramah lingkungan biasanya mencantumkan label non CFC pada barang yang dijualnya.
PENUTUP
Udara yang kita hirup merupakan kebutuhan pokok kita sebagai manusia. Untuk memperolehnya pun kita tidak perlu membeli, coba Anda bayangkan orang yang sedang sakit parah di rumah sakit dan memerlukan bantuan tabung oksigen, berapa besar biaya yang harus dia keluarkan untuk memperolehnya.
Kita wajib menjaga kesehatan di sekitar kita dengan memperhatikan hasil dari segala bentuk kegiatan kita sehari-hari apakah berkendaraan atau kegiatan lain yang menghasilkan gas buang.
Kata orang bijak mencegah lebih baik dari pada mengobati.
Selama ini teknologi pengolahan limbah kurang mendapatkan perhatian serius di Indonesia. Padahal, tidak sedikit permasalahan limbah cair maupun gas terbentur pada permasalahan penggunaan teknologi. Dengan semakin berkembangnya perindustrian di Indonesia, sudah selayaknya pemilihan serta penggunaan teknologi yang tepat dalam mengatasi masalah limbah segera diterapkan.
Melalui artikel ini penulis ingin memperkenalkan sebuah teknologi yang kerap disebut teknologi plasma. Di berbagai 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.
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), fenomena ini disebut eletrical breakdown.
Mengalirnya arus listrik menunjukkan akan adanya ionisasi yang mengakibatkan terbentuknya ion serta elektron pada udara di antara dua elektrode tadi. Semakin besar tegangan listrik yang diberikan pada elektrode, semakin banyak jumlah ion dan elektron yang terbentuk. Aksi-reaksi yang terjadi antara ion dan elektron dalam jumlah banyak ini menimbulkan kondisi udara di antara dua electrode ini netral, inilah plasma. Singkat kata plasma adalah kumpulan dari electron bebas, ion dan atom bebas.
Polusi udara
Mengatasi polusi dengan plasma sebenarnya bukan 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 di antaranya, di Indonesia.
Namun, asap hasil pembakaran dari pabrik maupun kendaraan bermotor tidak hanya mengandung aerosol saja, 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 menghirupnya secara langsung. Kita juga dapat merasakan bertambah suhu bumi akibat pertambahan CO2.
Baru-baru ini kita mendengar Dioxin yang muncul dari pembakaran sampah plastik, yang walaupun kadarnya sedikit namun berbahaya bagi kesehatan kita. Hal ini mendorong Dr Seiichi Masuda dari Tokyo University 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, NH3 yang memiliki 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. Di mana teknologi plasma memiliki beberapa kelebihan yaitu pembuatan peralatan dan maintenance yang sangat mudah, namun memiliki efektivitas 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.
Mengatasi polusi
Seperti halnya pencemaran udara, pencemaran air sangatlah kompleks. Dalam proses produksi sebuah industri pada umumnya dipergunakan berbagai bahan material dari berbagai jenis dan bentuk. Limbah cair industri, pertanian, perkotaan dan rumah tangga selain mengandung senyawa berat (Cd, Cu, Hg, Zn dll.), juga mengandung berbagai macam senyawa organik, seperti dioxin, phenol, benzene, PCB, dan DDT.
Sistem pengolahan limbah cair yang ada sekarang umumnya mempergunakan cara kombinasi antara pemakaian chlorine serta sistem condensasi, sedimentasi, dan filtrasi. Sedangkan untuk pengolahan limbah organik banyak mempergunakan microbiologi, karbon aktif atau membran filtrasi.
Namun, limbah organik semakin banyak yang sulit untuk diuraikan dengan microbiologi atau membran filtrasi, serta membahayakan keselamatan makhluk hidup, meskipun dalam kandungan konsentrasi yang sangat kecil (ppm/ppb) seperti, senyawa dioxin, furan, dan atrazine. Sehingga sistem pengolahan limbah cair yang ada sekarang tidaklah cukup. Apabila hal ini kita biarkan, tanpa kita sadari, air minum yang dipergunakan akan banyak mengandung senyawa organik, yang selain membahayakan kesehatan manusia juga dapat merusak ekosistem makhluk hidup lainnya.
Untuk mengatasi masalah limbah organik ini, teknologi ozone mulai dipergunakan dalam proses pengolahan limbah cair. Teknologi ini dikenal dapat membersihkan limbah cair hingga mendekati 100 persen (Japan Engineering newspaper, 1996). Ozone yang dikenal sebagai oksidant kuat, selain dapat menghancurkan senyawa-senyawa organik, juga sekaligus dapat membunuh bakteri yang terkandung dalam limbah tadi. Meskipun demikian masih ada beberapa kendala yang harus diselesaikan pada teknologi ozone ini, seperti tingginya biaya operasional serta adanya sisa ozone yang tertinggal dalam air setelah proses pengolahan berlangsung. Sisa ozone yang memiliki kadar cukup tinggi, akan dapat membahayakan manusia.
Teknologi yang kemudian diperkenalkan untuk mengatasi limbah cair setelah teknologi ozone ini adalah teknologi plasma. Sebelum kita jelaskan lebih lanjut tentang teknologi plasma, perlu disampaikan disini bahwa ozone sendiri dapat dibuat dengan mempergunakan teknologi plasma (Siemens 1857). Dewasa ini teknologi plasmalah yang paling banyak dipergunakan untuk membuat ozone. Jadi, secara tidak langsung teknologi ozone adalah pemanfaatan dari teknologi plasma itu sendiri.
Selanjutnya, teknologi plasma juga dapat dipergunakan secara langsung dalam proses pengolahan limbah cair. Salah satu cara adalah dengan membuat plasma dalam air. Seperti halnya plasma di udara, plasma dapat juga dibuat dalam air. Proses pembuatannya sendiri hampir sama, hanya saja pembuatan plasma dalam air memerlukan energi sedikit lebih besar dibandingkan pembuatan plasma di udara, mengingat air adalah materi yang dapat mengalirkan arus listrik.
Plasma dalam air dapat menyebabkan timbulnya berbagai proses reaksi fisika dan kimia, seperti sinar ultraviolet, shockwave, species aktif (OH, O, H, H2O2), serta thermal proses.
Banyaknya reaksi fisika dan kimia yang dihasilkan oleh plasma dalam air, membuat teknologi ini dapat merangkum beberapa proses yang dibutuhkan dalam pengolahan air limbah. Sinar ultraviolet yang dihasilkan mampu mengoksidasi senyawa organik sekaligus membunuh bakteri yang terkandung dalam limbah cair. Shockwave yang ditimbulkan mampu menghasilkan proses super critical water yang juga berperan dalam proses pengoksidasian senyawa organik. Dan, yang paling penting banyak dihasilkan species aktif seperti OH, O, H, dan H2O2 yang merupakan beberapa oksidant kuat yang dapat mengoksidasi berbagai senyawa organik sekaligus juga membunuh bakteri dalam limbah cair tersebut. Dan, tidak ketinggalan panas yang dihasilkan oleh plasma ini pun berperan dalam berbagai proses pengoksidasian.
Dari berbagai kelebihan proses yang dimilikinya, teknologi plasma dalam air mulai mendapat perhatian khusus terutama untuk mengolah limbah organik yang umumnya mengandung berbagai macam jenis senyawa organik. Dari berbagai percobaan laboratorium, teknologi plasma dalam air sangat efektif untuk menguraikan senyawa organik seperti TNT, phenol, trichloroethylene, atrazine, dan berbagai jenis zat warna (dye).
Teknologi plasma untuk mengolah limbah cair baik dengan teknologi ozone maupun dengan teknologi plasma dalam air memiliki banyak kelebihan dibandingkan dengan cara konvensional, microbiologi maupun membran filtrasi. Di antaranya proses penguraian senyawa organik berlangsung sangat cepat, pembuatan peralatan serta maintenance yang mudah, serta species aktif yang dihasilkan dapat menguraikan hampir seluruh senyawa organik.
Di Jepang dalam sepuluh tahun terakhir, penggunaan teknologi ozone maupun teknologi plasma berkembang sangat pesat. Terlebih lagi setelah ditetapkannya perundangan tentang Dioxin dan sejenisnya (January 2001). Di mana dioxin dapat diuraikan dengan mempergunakan kombinasi dari ozone dan sinar ultraviolet atau ozone dan hydrogen peroxide.
