Hujan asam sebenarnya dapat mencegah global warming, gas buang seperti SO2 penyebab hujan asam mampu memantulkan sinar matahari keluar atmosfer bumi sehingga dapat mencegah kenaikan temperatur bumi. Akan tetapi, efek samping dari hujan asam menghasilkan kerusakan lingkungan yang lebih parah dibandingkan global warming. Sebenarnya “hujan asam” merupakan istilah yang kurang tepat untuk menggambarkan jatuhnya asam-asam dari atmosfer ke permukaan bumi. Istilah yang lebih tepat seharusnya adalah deposisi asam, karena pengendapan asam dari atmosfir ke permukaan bumi tidak hanya melalui air hujan tetapi juga melalui kabut, embun, salju, aerosol bahkan pengendapan langsung. Istilah deposisi asam lebih bermakna luas dari hujan asam.

Sejarah

Fenomena hujan asam mulai dikenal sejak akhir abad 17, hal ini diketahui dari buku karya Robert Boyle pada tahun 1960 dengan judul “A General History of the Air“. Buku tersebut menggambarkan fenomena hujan asam sebagai “nitrous or salino-sulforus spiris“.

Selanjutnya revolusi industri di Eropa yang dimulai sekitar awal abad ke 18 memaksa penggunaan bahan bakar batubara dan minyak sebagai sember utama energi untuk mesin-mesin. Sebagai akibatnya, tingkat emisi precursor (faktor penyebab) dari hujan asam yakni gas-gas SO2, Nox dan HCl meningkat. Padahal biasanya precussor ini hanya berasal dari gas-gas gunung berapi dan kebakaran hutan.

Istilah hujan asam pertama kali digunakan oleh Robert Angus Smith pada tahun 1872 pada saat menguraikan keadaan di Menchester, sebuah daerah industri di Inggris bagian utara. Smith menjelaskan fenomena hujan asam pada bukunya yang berjudul “Air and Rain: The Beginnings of Chemical Technology“.

Masalah hujan asam dalam skala yang cukup besar pertama terjadi pada tahun 1960-an ketika sebuah danau di Skandinavia meningkat keasamannya hingga mengakibatkan berkurangnya populasi ikan. Hal tersebut juga terjadi di Amerika Utara, pada masa itu pula banyak hutan-hutan di bagian Eropa dan Amerika yang rusak. Sejak saat itulah dimulai berbagai usaha penaggulangannya, baik melalui bidang ilmu pengetahuan, teknis maupun politik.

Pada tahun 1970 US mulai mengontrol emisi SO2 dan Nox dengan peraturan pemerintah Clean Air Act. Peraturan ini menentukan standar polutan dari kendaraan bermotor dan industri. Pada tahun 1990 Congress menyetujui amandemen untuk lebih memperketat kontrol emisi yang menyebabkan hujan asam. Amandemen tersebut tercatat mempu mengurangi pengeluaran SO2 dari 23,5 juta ton menjadi sekitar 16 juta ton. US juga merencanakan untuk mengurangi emisi Nox hingga 5 juta ton pada tahun 2010.

Proses deposisi asam melalui air hujan

Pembentukan Asam di Atmosfer

Deposisi asam terjadi apabila asam sulfat, asam nitrat, atau asam klorida yang ada do atmosfer baik sebagai gas maupun cair terdeposisikan ke tanah, sungai, danau, hutan, lahan pertanian, atau bangunan melalui tetes hujan, kabut, embun, salju, atau butiran-butiran cairan (aerosol), ataupun jatuh bersama angin.

Asam-asam tersebut berasal dari prekursor hujan asam dari kegiatan manusia (anthropogenic) seperti emisi pembakaran batubara dan minyak bumi, serta emisi dari kendaraan bermotor. Kegiatan alam seperti letusan gunung berapi juga dapat menjadi salah satu penyebab deposisi asam. Reaksi pembentukan asam di atmosfer dari prekursor hujan asamnya melalui reaksi katalitis dan photokimia. Reaksi-reaksi yang terjadi cukup banyak dan kompleks, namun dapat dituliskan secara sederhana seperti dibawah ini.

Pembentukan Asam Sulfat (H2SO4)

Gas SO2, bersama dengan radikal hidroksil dan oksigen melalui reaksi photokatalitik di atmosfer, akan membentuk asamnya.

SO2 + OH -> HSO3
HSO3 + O2 -> HO2 + SO3
SO3 + H2O -> H2SO4

Selanjutnya apabila diudara terdapat Nitrogen monoksida (NO) maka radikan hidroperoksil (HO2) yang terjadi pada salah satu reaksi diatas akan bereaksi kembali seperti:

NO + HO2 -> NO2 + OH

Pada reaksi ini radikal hidroksil akan terbentuk kembali, jadi selama ada NO diudara, maka reaksi radikal hidroksil akan terbantuk kembali, jadi semakin banyak SO2, maka akan semakin banyak pula asam sulfat yang terbentuk.

Pembentukan Asam Nitrat (HNO3)

Pada siang hari, terjadi reaksi photokatalitik antara gas Nitrogen dioksida denan radikal hidroksil.

NO2 + OH -> HNO3

Sedangkan pada malam hari terjadi reaksi antara Nitrogen dioksida dengan ozon

NO2 + O3 -> NO3 + O2
NO2 + NO3 -> N2O5
N2O5 + H2O -> HNO3

Didaerah peternakan dan pertanian akan concong menghasilkan asam pada tanahnya mengingat kotoran hewan banyak mengandung NH3 dan tanah pertanian mengandung urea. Amoniak di tanah semula akan menetralkan asam, namun garam-garam ammonia yang terbentuk akan teroksidasi menjadi asam nitrat dan asam sulfat. Disisi lain amoniak yang menguap ke udara dengan uap air akan membentuk ammonia hingga memungkinkan penetralan asam yang ada di udara.

Pembentukan Asam Chlorida (HCl)

Asam klorida biasanya terbentuk di lapisan stratosfer, dimana reaksinya melibatkan Chloroflorocarbon (CFC) dan radikal oksigen O*

CFC + hv(UV) -> Cl* + produk
CFC + O* -> ClO + produk
O* + ClO -> Cl* + O2
Cl + CH4 -> HCl + CH3

Reaksi diatas merupaka bagian dari rangkaian reaksi yang menyebabkan deplesi lapisan ozon di stratosfer. Perbandingan ketiga asam tersebut dalam hujan asam biasanya berkisar antara 62 persen oleh Asam Sulfat, 32 persen Asam Nitrat dan 6 persen Asam Chlorida.

Pulau Jawa memiliki tingkat emisi penyebab hujan asam tertinggi di Indonesia, terutama disebabkan oleh sebagian besar kegiatan perekonomian yang terpusat di pulau ini. Pada tahun 1989, tingkat precursor SOx di Indonesia mencapat 157.000 ton per tahun, sedangkan NOx mencapai 175.000 ton per tahun. Kota Surabaya pada tahun 2000 tercatat mengemisikan 0,26 ton SO2 dan 66,4 ton NOx ke udara dari berbagai sumber pencemar.

Sumber:
Acid Rain. Hart, John. Microsoft® Student 2009. Redmond, WA: Microsoft Corporation, 2008.
Isu Lingkungan Global.” Musfil A.S. Diktat PLI. Surabaya: Teknik Kimia ITS, 2008

Polusi

Deposisi asam adalah kata yang lebih tepat dari pada hujan asam untuk menggambarkan jatuhnya asam yang ada di atmosfer baik dalam bentuk gas maupun cairan ke tanah, sungai, hutan dan tempat lainnya melalui tetes air hujan, kabut, embun, salju, butiran-butiran cairan (aerosol) ataupun jatuh bersama angin.

Asam yang menjadi penyebab deposisi asam adalah hasil dari reaksi gas-gas SO2, NOx dan HCl. Dengan reaksi yang cukup banyak dan kompleks.

Jenis Deposisi Asam

1. Deposisi kering adalah terendapkannya asam-asam yang ada di udara dan mengenai tanah, benda, dan makhluk hidup tanpa melalui air hujan. Biasanya deposisi jenis ini terjadi di area perkotaan dimana pencemaran udara karena kepadatan lalulintas dan didaerah sekitar kota tersebut.
2. Deposisi Basah adalah turunnya asam-asam yang ada dalam udara melalui tetes air hujan, kabut, embun atau butiran-butiran cairan. Hal ini terjadi bila asam-asam di dalam udara larut kedalam butiran-butiran air di awan. Jika turun hujan dari awan ini, makan air hujannya akan bersefat asam. Peristiwa ini biasa disebut dengan rain-out. Selain itu deposisi basah juga terjadi bila hujan turun melalui udara yang mengandung asam sehingga asam terlarut kedalam air hujan hingga sampai di permukaan bumi. Deposisi semacam ini biasa disebut wash-out. Deposisi basah dapat terjadi di daerah yang sangat jauh dari sumber pencemaran.

Dampak Deposisi Asam

Deposisi asam yang turun akan membasahi tanah dan benda-benda dipermukaan bumi, mengalir melalui sungai hingga ke danau atau rawa-rawa dan selanjutnya akan memberikan dampak yang negatif.

1. Tanah. Pada tanah, deposisi asam akan menghilangkan nutrisi yang dibutuhkan dari tanah. Deposisi asam juga dapat membebaskan senyawa-senyawa beracun ditanah seperti almunium dan mercury, yang secara alamiah berada di tanah. Senyawa beracun tersebut dapat mengkontaminasi aliran air sungai dan ait tanah sehingga meracuni tumbuh-tumbuhan disekitarnya. Akan tetapi sebagian besar tanah termasih jenis alkali dan dapat menetralisir aam secara tidak langsung, tapi jenis tanah yang bukan alkali seperti di pegunungan yang bayak terkandung dari granit, maka tanah hanya dapat bertahan sebentar saja dari asam.
2. Pepohonan. Dengan berkurangnya nutrisi tanah, deposisi asam dapat memperlambat pertumbuan pohon. Deposisi asam juga dapat langsung menyerang pohon dengan merusak lapisan lilin pada daun sehingga menyebabkan bintik mati berwarna kecoklatan. Akibat dari kerusakan daun tersebut, pepohonan akan kekurangan kemampuannya untuk ber-fotosintesis. Lebih jauh lagi, organisme hidup disekitar tumbuhan juga akan terkena penyakit bila mengkonsumsi dedaunan yang rusak tadi. Pepohonan pada dataran tinggi memiliki resiko yang lebih besar untuk terkena dampak deposisi asam. Pepohonan pada daerah tersebut lebih sering kontak dengan awan yang mengandung asam. Salah satu kejadian terbutuk yang tercatat akibat deposisi asam ini adalah rusaknya setengah populasi tumbuhan di Black Forest bagian baratlaut Jerman.
3. Pertanian. Sebagian besar pertanian tidak terkena dampak yang signifikan dari deposisi asam. Bagian tanah pada lahan pertanian bahkan mampu untuk menyerap dan menetralisir asam. Akan tetapi lahan pertanian pada dataran tinggi dan pegunungan dapat terkena dampak deposisi asam. Lapisan tanah yang tipis kurang mampu menetralisir asam. Petani dapat mencegah kerusakan tanaman dari asam dengan cara menambahkan serpihan batu kapur (limestone) untuk menetralisir asam. Atau bila sejumlah besar nutrisi telah hilang karena deposisi asam, petani dapat menambahkan pupuk yang kaya akan nutisi.
4. Air Permukaan. Deposisi asam yang jatuh ketanah dan mengalir ke sungai, danau dan rawa akan menyebabkan kenaikan pH air permukaan tersebut. Beberapa kota besar seperti NewYork, Kanada bagian tenggara dan di Norwegia, air permukaannya telah menunjukkan pH dibawah 5 sebagai indikasi penceparan asam. Akibatnya, populasi akuatik air permukaan akan berkurang atau bahkan menghilang.
5. Hewan. Deposisi asam dapat mempengaruhi hewan secara tidak langsung. Jika dalam suatu rantai makanan terdapat spesies yang peka terhadap asam, maka seluruh hewan yang memakan spesies tersebut akan terkontaminasi. Deposisi asam juga dapat membahayakan ekosistem air. Hewan-hewan kecil di air biasanya akan mati pada saat pH mendekati 6. Kodok masih dapat bertahan pada pH yang sedikit lebih asam, tetapi bila makanannya punah akibat asam, maka populasi kodok-pun akan berkurang. Telur-telur ikan tidak akan menetas pada pH mendekati 5 dan apabila pH mencapat 4,5, maka air akan steril dan tidak bisa mendukung kehidupan disekitarnya.
6. Manusia. Keasaman pada air permukaan hanya berdampak kecil pada manusia secara langsung. Bahkan masih dikatakan aman untuk berenang di danau yang paling asam sekalipun. Akan tetapi, secara tidak langsung deposisi asam akan menghanyutkan polutan mercury dari tanah dan akan meracuni ikan yang dikonsumsi manusia. Diudara, asam yang bereaksi dengan senyawa lain akan menyebabkan kabut polusi (urban smog) yang mengakibatkan iritasi pada paru-paru, asthma, bronchitis dan penyakit pernapasan lainnya. Partikel solid dari sulfat akan sangat merusak paru-paru bila terhirup.
7. Bangunan. Deposisi asam baik basah maupun kering dapat merusak bangunan, patung, kendaraan bermotor dan benda yang terbuat dari batu, logam atau material lain bila diletekkan diarea terbuka untuk waktu yang lama. Kerusakan akibat korosi ini terbilang mahal apalagi bila terjadi pada kota-kota bersejarah. Kuil-kuil di Athena, Yunani dan Taj Majal di India kini mulai rusak akibat polusi asam.

Upaya Mengendalian Deposisi Asam

Cara terbaik untuk mengurangi deposisi asam adalah dengan mengurangi jumlah SO2 dan NOx yang dikeluarkan oleh pabrik, kendaraan bermotor dan pembangkit listrik. Jalan lan untuk mengurangi deposisi asam adalah dengan mengganti bahan bakar yang lebih bersih dari SO2 dan NOx. Pengurangan kandungan sulfur dari minyak bumi dan batubarajuga dapat dilakukan sebelum diolah menjadi bahan bakar. Penggunaan Air Scrubber dan catalytic converter juga bermanfaat untuk mencegah polutan terbebas ke udara. Bila deposisi asam telah terjadi, bubuk batu kapur dapat digunakan untuk menetralisir asam. Di Norwegia dan Swedia, danau-danau diberi perawatan khusus untuk menetralkan asam. Diperkotaan, permukaan benda dapat dilapisi oleh cat anti asam untuk mengantisipasi kerusakan.

Perjanjian Internasional juga dijadikan acuan agar berbagai negara lebih disiplin terhadap pengeluaran polusinya. Kanada tercatat menerima sekitar 50 persen polusi asam dari US. Norwegia dan Swedia juga menerima polusi asamnya dari Inggris, Jerman, Polandia dan Rusia. Sebagian besar polusi asam i Jepang juga datang dari Cina. Pada tahun 1988, disponsori oleh PBB, 24 negara menandatangani perjanjian untuk mengurangi emisi NOx. Tahun 1991, US dan Kanada menandatangani perjanjian batasan polusi SO2 dari industri negaranya. Tahun 1994 di Oslo, Norwegia, 12 negara Eropa menyetujui untuk mengurangi emisi SO2 hingga 87 persen ditahun 2010.

Langkah legislatif tersebut membawa hasil yang cukup baik untuk mengurangi deposisi asam. Dilaporkan bahwa Emisi sulfur di Eropa berkurang mencapai 40 persen dari tahun 1980 hingga 1994. Pada tahun yang sama, polusi SO2 di Norwegia juga turun 75 persen. Emisi SO2 tahunan US turun dari 26 juta ton menjadi 18,3 ton pertahunnya sejak tahun 1980. Kanada juga melaporkan emisi SO2 nya berkurang menjadi 2,6 juta ton.

Sumber:
Acid rain. Hart, John. Microsoft® Student 2009. Redmond, WA: Microsoft Corporation, 2008.
Isu Lingkungan Global. Musfil A.S. Diktat PLI. Surabaya: Teknik Kimia ITS, 2008

Senjata kimia digunakan di Gaza

Penggunaan senjata kimia adalah saah satu alasan pada Perang Iraq tahun 1991 silam. Pemerintah U.S percaya bahwa Iraq melakukan penyerangan dan penyimpanan senjata pembunuh masal ini. Akan tetapi, hingga saat ini pemerintah U.S belum dapat membuktikan kebenarannya. Berdasarkan data yang dikutip dari artikel Leonard A. Cole, salah satu penjelasan pemerintah U.S mengenai keberadaan senjata kimia Iraq adalah tentara U.S telah menghiraukan peringatan CIA dan menghancurkan bunker tempat penyimpanan senjata kimia sehingga menyebabkan hilangnya bukti keberadaan senjata tersebut dan PBB hanya menemukan kasus penyakit pada tentara U.S akibat pengeboman bunker senjata kimia.

Tentara Israel juga diduga menggunakan senjata sulfur dalam penerangan Palestina di Gaza pada bulan Januari 2009 kemarin.(Kompas.tv)

Hampir satu abad lalu, penggunaan senjata kimia skala besar pertama kali terjadi pada tahun 1915 selama Perang Dunia I, ketika tentara Jerman melepaskan gas chlorine yang terkompresi dari 5730 kontainernya pada saat angin bertiup kearah Perancis yang berjarak beberapa ratus yards. Phosgene dan berbagai senjata kimia lain juga digunakan dalam perang hingga pada puncaknya Jerman mengenalkan “mustard gas” pada tahun 1917. Pada akhir PD 1 tahun 1918, semua kubu perang telah menggunakan berbagai macam senjata kimia mematikan.

Senjata kimia pemusnah masal memang telah digunakan pada awal tahun 1900-an, diikuti dengan senjata biologis yang berstatus “weapons of mass destruction” pada tahun 1930-an lalu bom nuklir pada tahun 1940an. Protokol Geneva yang ditandatangani pada tahun 1925 kini telah membatasi penggunaan senjata kimia dan biologis. Walaupun sebagian besar negara yang hadir pada menyetujui perjanjian tersebut, U.S bersikeras menolaknya hingga tahun 1975.

Tipe “Senjata Kimia Penghancur Massal”

Senyawa yang digunakan pada senjata kimia dapat digolongkan pada dua tipe utama:

1. Tipe yang mempengaruni permukaan tubuh yang terkena senyawa kimia,
2. Tipe yang dapat merusak sistem syaraf korban.

Beberapa contoh senyawa kimia yan merusak permukaan tubuh adalah gas phosgene, gas chlorine, hydrogen cyanide dan gas mustard. Prinsip kerja dari phosgene, chlorine, dan hydrogen cyanide adalah penyerangan melalui pernapasan. Phosgene adalah senyawa penyedak napas yang menyebabkan paru-paru dipenuhi oleh air, secangkan chlorine mempu menghancurkan sel-sel pada saluran pernapasan. Hydrogen cyanide dapat menghalangi oxygen berikatan dengan darah. Setetes saja gas mustard yang menguap ke udara, dapat merusak permukaan tubuh manapun termasuk kulit, mata dan paru-paru. Senyawa tersebut dapat menyebabkan kematian dari kegagalan pernapasan.

Nerve Gas, senyawa perusak syaraf bekerja dengan cara menghalangi transmisi penyampaian pesan syaraf pusat ke seluruh tubuh. Tipe senyawa ini antara lain: sarin, soman, tabun, dan VX. Seluruh senyawa yang beraksi dengan mengganggu neurotransmitter yang disebut juga acetylcholine. Dengan cara terhisap ataupun terserap melalui kulit, setetes saja senyawa-senyawa tersebut dapat mematikan seluruh jaringan syaraf tubuh. Jenis senjata terkuat pada tipe ini ada pada grup turunan VX, tetapi semua senyawa tipe ini dapat menyebabkan kematian hanya dalam beberapa menit setelah terkontak.

Ada juga tipe herbisida (herbicides) seperti Agent Orange, yang mampu membunuh tumbuh-tumbuan. Agent Orange digunakan selama Perang Vietnam (1959-1975) sebagai defoliant yang menghancurkan dedaunan hutan untuk menemukan pasukan musuh. Beberapa orang menganggap tipe herbisida ini tidak akan membahayakan hewan maupun manusia. Akan tetapi, banyak veteran perang Vietnam yang mengalami gangguan kesehatan akibat senyawa ini dan pemerintah Vietnam menetapkan bahwa mereka terkena dampak dari Agent Orange.

Pendeteksian, Pencegahan dan Pengobatan

Banyak senyawa kimia pembunuh ini yang memiliki karakteristik tidak berwarna, tidak berbau dan tidak memiliki rasa. Penyerangan biasa terjadi tanpa disadari oleh korban. Tentara biasanya membawa peralatan pendeteksi keberadaan bahan kimia berbahaya, yang biasanya terdiri dari kertas yang dibuat sedemikian rupa atau cairan yang dapat berubah warna bila mendeteksi keberadaan bahan kimia berbahaya.

Bahan kimia pembunuh ini dapat cepat tersebar bila terlepas ke udara. Bedak tertentu, lotion pemutih atau hanya dengan sabun dan air sebenarnya sudah mempu menetralisir beberapa senyawa tersebut. Lotion pemutih dapat mengurangi kerusakan kulit dari gas Mustard bila digunakan sesegera mungkin setelah terkontak. Penanganan medis dan obat-obatan dapat menolong beberapa korban yang selamat walaupun demikian tetap saja akibat yang ditimbulkan sulit untuk dihindari karena senyawa yang menyerang syaraf akan langsung membunuh korbannya dalam hitungan menit. Sebenarnya treatment dengan obat pyridostigmine bromide dapat menolong dari kerusakan syaraf apabila digunakan dengan sangat-sangat segera setelah terkena terkontak.

Properti Senyawa Senjata Kimia

Phosgene

Dapat kita sebut juga sebagai carbonic dichloride dengan formula COCl2. Senyawa ini tidak berwarna dan sangat beracun, berbau sangat menyengat pada konsentrasi tinggi. Phosgene lebih berat 3,43 kali dari pada udara, memiliki titik leleh pada -118 C dan titik didih pada 8,3 C. Cara pembuatan phosgene adalah dengan mereaksikan carbon monoxide dan chlorine dengan bantuan suatu katalis. Phosgene beracun pada konsentrasi diatas 50 ppm (parts per million) udara. Selama Perang Dunia 1, senyawa ini digunakan sebagai senjata kimia pembunuh masal, dan sekarang senyawa ini digunakan sebagai senyawa pertengahan pada sintesa senyawa organik seperti carbonic esters, isocyanates, polyurethanes, dan digunakan dalam pembuatan pewarna.

Chlorine Gas

Pada temperatur ruangan, senyawa murni Cl ini berbentuk gas berwarna kuning kehijauan dan berbau menyengat pada konsentrasi tinggi. Senyawa murni Cl tidak tesedia bebas diudara, akan tetapi berikatan dengan senyawa lain. Chlorine mudah bereaksi dengan air, logam dan bahan organik. Chlorine memiliki titik leleh pada -101 C dan titik didih pada -34,05 C pada tekanan atmosfer. Penggunaan Chlorine sebagai senjata kimia tercatat mulai Perang Dunia 1 dan kini senyawanya digunakan sebagai bahan pemutih pada kertas, membunuh bakteri, pembuatan bromine, tetraethyl dan berbagai produk lainnya.

Agent Orange

Senyawa yang digunakan untuk membunuh tanaman semasa Perang Vietnam ini dibuat dengan mengkombinasikan 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid dan 2,4-dichlorophenoxyacetic acid pada konsentrasi tertentu. Senyawa ini disebut Orange karena kontainer pembawa senyawa ini berwarna oranye. Beberapa senyawa herbisida lain yang terkenal pada selama perang tersebut antara lain Agent Blue dan Agent White. Agent Orange ini mengandung senyawa samping dioxins yang sangat berbahaya bagi hewan dan manusia. Dioxins dapat menyebabkan cacat lahir dan kangker langka dan memiliki efek yang berkepanjangan. Penggunaan senyawa ini selama Perang Vietnam di tahun 1970 masih ditemukan dampaknya pada anak-anak yang lahir di tahun 1996.

Nerve Gas

Sebagian besar gas syaraf termasuk jenis organophosphates, sebuah tipe yang awalnya dikembangkan untuk digunakan sebagai pestisida. Beberapa tipe yang ada termasuk inisialnya adalah Tabun (GA), Sarin (GB), Soman (GD), dan yang paling berbahaya VX. Permurnian lokasi dari Sarin dengan dosis yang tidak berbahaya memakan waktu lebih dari 2 minggu. Dan senyawa VX beberapa kali lebih berbahaya dari Sarin. Seseorang yang menyentuh benda yang terkena VX, akan langsung terkontaminasi dosis yang berbahaya dan senyawa VX akan terus berada pada tubuh korban selama berminggu-minggu kemudian.

Senjata kimia kini terus dikembangkan oleh berbagai negara, baik secara diam-diam maupun terang-terangan.

(click picture to enlarge)Centrifugal pump. Beberapa contoh pompa sentrifugal yang digunakan di salah satu gathering station.

Pada industri minyak bumi, sebagian besar pompa yang digunakan dalam fasilitas gathering station, suatu unit pengumpul fluida dari sumur produksi sebelum diolah dan dipasarkan, ialah pompa bertipe sentrifugal. Gaya sentrifugal ialah sebuah gaya yang timbul akibat adanya gerakan sebuah benda atau partikel melalui lintasan lengkung (melingkar).

Prinsip-prinsip dasar pompa sentrifugal ialah sebagai berikut:

• gaya sentrifugal bekerja pada impeller untuk mendorong fluida ke sisi luar sehingga kecepatan fluida meningkat
• kecepatan fluida yang tinggi diubah oleh casing pompa (volute atau diffuser) menjadi tekanan atau head

Selain pompa sentrifugal, industri juga menggunakan pompa tipe positive displacement. Perbedaan dasar antara pompa sentrifugal dan pompa positive displacement terletak pada laju alir discharge yang dihasilkan oleh pompa. Laju alir discharge sebuah pompa sentrifugal bervariasi bergantung pada besarnya head atau tekanan sedangkan laju alir discharge pompa positive displacement adalah tetap dan tidak bergantung pada head-nya.

(click picture to enlarge)Impeller. Ilustrasi aliran fluida dalam impeller sebuah pompa sentrifugal.

(click picture to enlarge)Sentrifugal vs. Positive Displacement. Laju alir discharge sebuah pompa positive displacement selalu tetap dan tidak tergantung oleh total dynamic head.

(click picture to enlarge)Impeller. Beberapa impeller yang digunakan dalam pompa sentrifugal.

(click picture to enlarge)Performance Curve Kurva perfomansi yang menunjukkan pengaluran data-data head, flow rate, efisiensi, dan kebutuhan daya.

(click picture to enlarge)Perhitungan NPSHa. Berikut ini ilustrasi yang menunjukkan bagaimana perhitungan NPSH avaiable sebuah pompa.

(click picture to enlarge)Nametag. Contoh name tag sebuah pompa sentrifugal yang terdapat di pabrik. Terlihat bahwa head pompa ialah sebesar 990 ft.

Klasifikasi Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal diklasifikasikan berdasarkan beberapa kriteria, antara lain:

1. Bentuk arah aliran yang terjadi di impeller. Aliran fluida dalam impeller dapat berupa axial flow, mixed flow, atau radial flow.
2. Bentuk konstruksi dari impeller. Impeller yang digunakan dalam pompa sentrifugal dapat berupa open impeller, semi-open impeller, atau close impeller.
3. Banyaknya jumlah suction inlet. Beberapa pompa setrifugal memiliki suction inlet lebih dari dua buah. Pompa yang memiliki satu suction inlet disebut single-suction pump sedangkan untuk pompa yang memiliki dua suction inlet disebut double-suction pump.
4. Banyaknya impeller. Pompa sentrifugal khusus memiliki beberapa impeller bersusun. Pompa yang memiliki satu impeller disebut single-stage pump sedangkan pompa yang memiliki lebih dari satu impeller disebut multi-stage pump.

Terminologi

Beberapa terminologi dan istilah khusus yang sering berkaitan dengan pompa, ialah:

1. TDH = Total Dynamic Head, yaitu besarnya head pompa. Merupakan selisih antara head discharge dengan head suction; terkadang disebut head atau total head.
2. BEP = Best Efficiency Point, yaitu kondisi operasi dimana pompa bekerja paling optimum.
3. NPSHr = Net Positive Suction Head required, yaitu nilai head absolut dari inlet pompa yang dibutuhkan agar tidak terjadi kavitasi.
4. NPSHa = Net Positive Suction Head available, yaitu nilai head absolut y ang tersedia pada inlet pompa.
5. Kavitasi, yaitu kondisi dimana terjadinya bubble (gelembung udara) di dalam pompa akibat kurangnya NPSHa (terjadi vaporisasi) dan pecah pada saat bersentuhan dengan impeller atau casing. Agar tidak terjadi kavitasi, maka NPSHa harus lebih besar dari NPSHr.
6. Minimum flow, yaitu flow rate yang terkecil yang dibutuhkan agar pompa beroperasi dengan baik. Apabila laju alir lebih rendah dari minimum flow, pompa dapat mengalami kerusakan.
7. Efficiency, yaitu besarnya perbandingan antara energi yang dipakai (input) dengan energi output pompa.
8. BHP = brake horsepower, yaitu power (daya) yang dibutuhkan oleh pompa untuk bisa bekerja sesuai dengan kurvanya; memiliki satuan hp.

Kurva Perfomansi Pompa

Kurva performansi bermanfaat untuk menggambarkan beberapa parameter unjuk kerja dari pompa yang antara lain:

1. Besarnya head terhadap flow rate
2. Besarnya efisiensi terhadap flow rate
3. Besarnya daya yang dibutuhkan terhadap flow rate
4. Besarnya NPSHr terhadap flow rate
5. Besarnya minimum stable continuous flow

Sistem Proteksi Pompa

Agar pompa dapat beroperasi dengan baik, terdapat prosedur proteksi standar yang diterapkan pada pompa sentrifugal. Beberapa standar minimum paling tidak terdiri dari:

1. Proteksi terhadap aliran balik. Aliran keluaran pompa dilengkapi dengan check valve yang membuat aliran hanya bisa berjalan satu arah, searah dengan arah aliran keluaran pompa.
2. Proteksi terhadap overload. Beberapa alat seperti pressure switch low, flow switch high, dan overload relay pada motor pompa dipasang pada sistem pompa untuk menghindari overload.
3. Proteksi terhadap vibrasi. Vibrasi yang berlebihan akan menggangu kinerja dan berkemungkinan merusak pompa. Beberapa alat yang ditambahkan untuk menghindari vibrasi berlebihan ialah vibration switch dan vibration monitor.
4. Proteksi terhadap minimum flow. Peralatan seperti pressure switch high (PSH), flow switch low (FSL), dan return line yang dilengkapi dengan control valve dipasang pada sistem pompa untuk melindungi pompa dari kerusakan akibat tidak terpenuhinya minimum flow.
5. Proteksi terhadap low NPSH available. Apabila pompa tidak memiliki NPSHa yang cukup, aliran keluaran pompa tidak akan mengalir dan fluida terakumulasi dalam pompa. Beberapa peralatan safety yang ditambahkan pada sistem pompa ialah level switch low (LSL) dan pressure switch low (PSL).

Bersambung ke bagian kedua.

Referensi: Penyegaran kembali tentang Dasar-dasar Teori dan Pengoperasian Pompa Sentrifugal oleh Adi Kristanto and Umar Hamid.

Safety dapat ditinjau dari dua sisi: 1) sisi teknikal dan 2) sisi manajemen. Dari sisi teknikal, topik bahasan tentunya akan menjadi sangat beragam. Sebagai contoh, sudut pandang safety dari sisi Teknik Kimia tentu saja akan berbeda jika diihat dari sudut pandang Teknik Industri. Teknik Kimia yang lebih banyak bergelut dengan industri proses tentu saja akan lebih banyak bersinggungan dengan faktor safety dari alat-alat (pressured vessel, flare stack, dan lain sebagainya). Dalam hal ini tentunya akan ada parameter-parameter standar yang harus dipatuhi seperti (GPSA, API, ASME, ASTM, dan lain-lain) serta mungkin teman-teman akan sering mendengar istilah MAWP (Maximum Allowable Working Pressure), Mach number (relativitas kecepatan linier fluida terhadap kecepatan suara) dan istilah-istilah lainnya. Sedangkan dari sisi Teknik Industri yang lebih banyak berhubungan dengan industri manufaktur, tentunya istilah dan acuan yang digunakan akan berbeda. Walaupun demikian, akan terdapat beberapa kesamaan prosedur apabila dilihat sisi manajemen. Hal ini didasari akan tujuan safety tiap industri yang tidak terlalu jauh berbeda. Berikut akan dibahas tentang safety procedure dari sisi manajemen.

Safe from the start

“Safe from the start” ialah suatu jargon yang diharapkan terjadi pada tiap proyek yang dilakukan mulai dari tahapan definition, planning, preliminary design, detailed design, construction, commissioning , dan hingga ke tahap production operation. Banyak parameter yang digunakan dalam menyatakan seberapa patuh dan aware sebuah perusahaan terhadap perihal keselamatan kerja. Salah satu parameter yang digunakan di Amerika Serikat adalah Total Case Incident Rate (TCIR) dimana nilai TCIR ini harus lebih kecil dari 1.0, parameter TCIR ini dikeluarkan oleh US. Occupational Safety and Health Admininstration dan dinyatakan sebagai standar pada tahun 2002.

TCIR sendiri dihitung berdasarkan kasus injury/illness yang terjadi selama 200,000 man-hour period (1 man-hour dapat didefinisikan sebagai 1 orang dikalikan dengan 1 jam). Pada konteks 200,000 man-hour period ini dianggap ada 100 orang pekerja dengan waktu kerja 50 minggu pertahunnya dan 40 jam perminggunya. TCIR juga dipakai oleh U.S. Bereau of Labor Statistics (semacam Biro Pusat Statistik untuk buruh) sebagai suatu sumber data untuk kasus kecelakaan kerja yang terjadi.

Untuk mencapai angka kecelakaan kerja yang kecil, sebagaimana dinyatakan dalam syarat TCIR diperlukan suatu safety procedure yang baik. Adapun tujuan dari prosedur safety ini antara lain:

• Menghindari kecelakaan, luka, atau penyakit akibat kelalaian dalam bekerja
• Menghindari adanya dampak buruk terhadap lingkungan
• Menghindari adanya pelanggaran terhadap undang – undang keselamatan kerja yang berlaku
• Menghindari adanya kehilangan aset, produk atau sistem bisnis perusahaan

The Safest Company Year 2003

Salah satu perusahaan yang mempunyai record TCIR yang baik adalah Honeywell Process Solution (HPS). Perusahaan ini dilaporkan memiliki nilai TCIR sebesar 0.29 dan 0.05 untuk Project Operation Group (bagian dari perusahaan tersebut yang khusus menangani proyek) pada tahun 2003. Berikut beberapa tahapan penerapan safety yang disadur dari Honeywell Process Solution (HPS):

1. Project Safety Assessment (PSA)
   Pada tahapan ini, perusahaan akan membentuk suatu tim khusus untuk meninjau dan mengevaluasi setiap faktor atau kejadian yang mungkin terjadi dan menyebabkan terjadinya hazard. Pada tahapan ini biasanya akan menghasilkan beberapa checklist yang akan ditinjau lebih lanjut oleh pihak-pihak terkait dalam proyek.
2. Data Gathering and Scope
   Checklist yang telah dihasilkan dari tahapan pertama selanjutnya akan diberikan kepada pihak terkait dalam proyek (construction manager) sebagai langkah awal dalam pengumpulan data. Pada tahap ini biasanya akan ada interview dari tim PSA untuk memastikan efek dan cakupan dari bahaya (hazard) yang mungkin terjadi pada tiap tahapan proses.
3. Defining The Action Plan
   Setelah semua data terkumpul tim PSA akan membandingkan hazard yang mungkin terjadi dengan regulasi dan standar operasi yang telah ada untuk mengembangkan safety action plan yang bersifat spesifik terhadap tiap bahaya. Dalam tahapan ini ada 4 langkah yang harus dilakukan :
   • Executive overview and project description
   • Administrative issues
   • Policies and procedures
   • forms
4. Management Sign-Off
   Rencana yang telah ditetapkan tidak akan berjalan dengan baik tanpa adanya dukungan dari pihak manajemen. Untuk itu perlu adanya komitmen dari pihak manajeman, kontraktor, dan pelanggan (customer) dalam mengimplementasikan safety didalam proyek tersebut. Salah satu cara adalah dengan membuat semacam nota kesepakatan yang ditandatangani oleh setiap stakeholder perusahaan yang menyatakan akan selalu mengikuti, menjalankan, dan mengutamakan safety dalam tiap tahapan proyek.
5. Safety Program Kickoff and Training
   Salah satu bentuk nyata dari komitmen perusahaan adalah dengan mengirimkan para pekerjanya ke dalam suatu bentuk safety training. Para pekerja diwajibkan untuk mengikuti pelatihan tersebut dan harus lulus dengan nilai memuaskan untuk memastikan bahwa safety knowledge telah diterima dengan baik oleh para pekerja tersebut. Daftar pihak – pihak yang terkait dalam pelatihan beserta jenis pelatihan dapat dilihat pada Figure 1.



6. Project Execution
   Tibalah saatnya untuk menjalankan proyek yang disepakati. Pada tahapan ini akan dilakukan pengontrolan terhadap proyek yang telah berjalan untuk memastikan apakah safety procedure yang telah ditetapkan dipatuhi atau tidak. Berikut salah satu formulir administratif yang harus diisi (contoh dari Honeywell Process Solution).



7. Reward and Recognition
   Tujuan dari tahapan ini adalah untuk memberikan ‘contoh’ kepada pekerja lain. Dimana pada tahapan ini akan dicari pekerja/tim yang ‘paling’ mematuhi safety procedure yang telah ditetapkan. Penghargaan akan diberikan untuk memicu prestasi dari tim/pekerja lain. Dalam tahapan ini reward juga dapat diberikan oleh project owner kepada contractor.
8. Project Review and Close
   Setelah proyek selesai akan ada evaluasi oleh tim PSA dengan pihak terkait dalam (konstruksi dan perancangan) proyek. Dalam evaluasi akan dibahas faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya kegagalan atau keberhasilan dalam menjalankan safety procedure atau lebih dikenal dengan istilah learned lessons dari suatu proyek.

Nah, bagaimanakah safety di perusahaan tempat teman-teman bekerja? Atau mungkin, perusahaan tempat teman-teman akan bekerja?

Artikel ini disadur dari Chemical Engineering Magazine (edisi April 2005) dan beberapa sumber terkait dengan beberapa perubahan.

Kebisingan merupakan faktor penting dalam perancangan pabrik karena kebisingan tidak sekedar menimbulkan rasa tidak nyaman namun juga dapat menimbulkan efek serius bagi kesehatan manusia. Kebisingan dapat mengurangi kemampuan pendengaran manusia secara gradual pada level tertentu dapat menimbulkan hilangnya kemampuan pendengaran secara permanen. Selain gangguan pendengaran, kebisingan dapat menimbulkan stres pada sistem kerja jantung dan peredaran darah serta pada sistem sirkulasi udara dan pernapasan. Beberapa contoh nilai kebisingan berbagai sumber suara (dalam dB) dapat dilihat pada link berikut [PDF, 166kB].

Konsep Dasar Propagasi Suara

Suara terpropagasi dalam bentuk gelombang suara dan memerlukan medium untuk merambat. Medium tersebut dapat berupa padatan, cairan, ataupun gas. Udara merupakan salah satu medium perambatan suara. Dari suatu titik sumber bunyi, suara akan terpropagasi dalam bentuk spherical (bola) atau hemispherical (bola lonjong). Pada saat merambat, energi yang terkandung dalam gelombang suara akan semakin berkurang karena berbagai faktor yang menghalangi perambatan udara seperti keberadaan penghalang serta penyerapan oleh udara dan tanah. Penurunan energi dari gelombang suara ini akan mengakibatkan penurunan intensitas dan tekanan gelombang suara.

Sound Pressure Level (SPL) merupakan besaran yang umum digunakan untuk merepresentasikan tekanan dari gelombang suara. Besaran ini diukur dengan menggunakan referensi tekanan p_ref = 2×10^-5 Pa. Referensi tersebut merupakan batas minimal tekanan gelombang suara yang dapat didengar oleh manusia. Besaran SPL memiliki satuan decibel (dB) dan dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

Saat gelombang suara merambat, suara akan melemah karena berbagai faktor yang terdapat dalam lingkungan. Pelemahan suara karena berbagai faktor tersebut dinamakan atenuasi. Terdapat tiga jenis atenuasi yang umum berpengaruh pada propagasi suara, yaitu: atenuasi karena absorpsi molekuler oleh udara, atenuasi karena keberadaan obstruksi, dan atenuasi karena keadaan-keadaan tertentu di titik penerima.

Perhitungan Propagasi Suara

Tekanan suara yang diterima seseorang di suatu titik ialah hasil interaksi dari sekian sumber suara yang berada di sekitarnya. Jumlah keseluruhan tekanan suara di suatu titik penerima suara (SPLt) dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

Tekanan suara dari sumber ke-i (SPLi) yang diterima di suatu titik penerima suara dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

SPL_bi merupakan tekanan suara dasar dari suatu alat yang umumnya diukur pada jarak 1 meter dari permukaan alat. S_i merupakan luas permukaan alat dimana SPL_bi diukur, sedangkan R_i merupakan jarak dari sumber suara ke titik penerima. Q_i merupakan directivity factor (Q=1 untuk spherical diffusion dan Q=3 untuk hemispherical diffusion). A merupakan atenuasi karena absoprsi molekuler oleh udara (A₁), atenuasi karena keberadaan obstruksi (A₂), dan atenuasi karena keadaan khusus di titik penerima suara (A₃).

Weighting Curve dan Weighting Factor

Weighting curves. Beberapa jenis weighting curve yang dapat digunakan sebagai standardisasi SPL. Hal ini didasari atas fakta dimana telinga manusia memiliki sensitivitas yang berbeda-beda terhadap suara pada berbagai frekuensi.

Sound Pressure Level (SPL) merupakan besaran yang paling sering digunakan untuk merepresentasikan tingkat suara karena nilainya dapat digunakan sebagai parameter kekuatan suara yang diterima oleh telinga manusia. Karena telinga manusia tidak secara sama peka kepada semua frekuensi suara, perlu dilakukan standardisasi terhadap nilai SPL apabila ingin digunakan sebagai parameter kekuatan suara yang didengar manusia.

Telinga manusia peka terhadap suara dengan frekuensi sebesar 20-20.000 Hz dan paling peka dengan frekuensi suara antara 500-6.000 Hz. Terdapat beberapa jenis weighting curve yang dapat digunakan sebagai standardisasi SPL. Masing-masing kurva memiliki karakteristik masing-masing dan digunakan untuk keperluan yang berbeda-beda. A-weighting curve meruapakan weighting curve yang paling umum digunakan sebagai faktor standardisasi. Satuan SPL yang sudah distandarkan dengan A-weighting curve berubah dari dB menjadi dBA.

Teknik Pengendalian Kebisingan

Pengendalian kebisingan ialah suatu hal yang wajib diterapkan dalam suatu pabrik yang menghasilkan kebisingan pada level tertentu. Namun, pengendalian kebisingan tersebut tidak boleh bertentangan dengan prinsip-prinsip dasar perancangan pabrik, yaitu faktor kelayakan ekonomi, kemudahan operasi alat, kemudahan maintenance, dan faktor safety.

Permasalahan yang berkaitan dengan kebisingan dapat dikendalikan dengan melakukan pendekatan sistematik dimana sistem perpindahan semua suara dipecah menjadi tiga elemen yaitu sumber suara, jalur transmisi suara, dan penerima akhir. Metode yang umumnya digunakan untuk mengendalikan kebisingan dengan dengan mengendalikan sumber suara antara lain ialah menggunakan peralatan kebisingan rendah, menghilangkan sumber kebisingan, melengkapi alat dengan insulasi, silencer, dan vibration damper. Jalur transmisi suara juga dapat dimodifikasi agar kebisingan berkurang. Hal itu dapat dilakukan dengan cara pengadaan penghalang dan absorpsi oleh peredam. Kebisingan juga dapat dikendalikan dengan memodifikasi elemen penerima akhir. Hal itu dapat dilakukan dengan improvisasi sistem operasi, improvisasi pola kerja, dan pengunaan pelindung pendengaran.

Peraturan Standar Mengenai Kebisingan

Untuk menciptakan suasana kerja yang aman dan keberadaan pabrik yang tidak berbahaya bagi lingkungan, beberapa peraturan standar internasional telah dibuat dan mengatur batas-batas kebisingan pabrik. Peraturan-peraturan internasional tersebut antara lain:

1. Occupational Safety and Health Administration
   • OSHA 1910.95 Occupational Noise Exposure
   • OSHA 1926.52 Occupational Noise Exposure
2. American National Standards Institute (ANSI)
   • ANSI S1.1 Acoustical Terminology
   • ANSI S1.2 Physical Measurement of Sound
   • ANSI S1.4 Specification for Sound Level Meters
   • ANSI S1.11 Specification for Octave, Half-Octave and Third- Octave Band Filter Sets
   • ANSI S1.13 Methods for the Measurement of Sound Pressure Levels
   • ANSI S5.1 CAGI-PNEUROP Test Code for the Measurement of Sound form Pneumatic Equipment
3. American Petroleum Institute (API)
   • API 615 Sound of Control of Mechanical Equipment for Refinery Services
4. Handbooks
   • Genrad Company Handbook of Noise Measurement
5. Institute of Electronic and Electrical Engineers (IEEE)
   • IEEE Std 85 IEEE Test Procedure for Airborne Sound Measurement on Rotating Electric Machinery

Apabila terjadi ketidaksepadanan dalam pemberlakuan peraturan-peraturan tersebut, maka urutan prioritas peraturan yang akan diberlakukan ialah peraturan pemerintah Indonesia, peraturan pemerintah daerah setempat, basis desain dan standar serta spesifikasi proyek, peraturan dan standar internasional.

Tabel berikut ini merupakan peraturan pemerintah Indonesia mengenai kebisingan tercantum dalam Keputusan Menteri Tenaga Kerja Nomor Kep-51/MEN/1999 dan Keputusan Menteri Lingkungan Hidup no.48 Tahun 1996.

Keterangan: Kontak dengan kebisingan dengan level melebihi 140 dBA tidak diperbolehkan pada kondisi apapun karena kebisingan di atas level tersebut berbahaya dan dapat menimbulkan rasa sakit di bagian telinga.

Contoh Kasus

Keterangan: Hasil studi berikut ini merupakan hasil simulasi secara kasar dan belum dapat diverifikasi keakuratannya sehingga dilampirkan hanya sebagai alat bantu penjelasan teori. Ilustrasi sepenuhnya digunakan untuk keperluan akademis sehingga sumber data serta perusahaan terkait tidak dapat dipublikasikan pada artikel ini.

Dari peta kontur di atas dapat dilihat bahwa hampir di seluruh titik di dalam bangunan pabrik memiliki tingkat kebisingan di atas 66 dBA. Kebisingan terkonsentrasi di daerah barat pabrik (utility area) hingga 77 dBA dan bahkan 82 dBA pada radius tertentu dari alat. Sedangkan di bagian process area (di bagian timur pabrik), kebisingan berkisar antara 72-77 dBA dan 82 dBA di titik-titik tertentu di dekat alat. Kebisingan pada tingkat yang rendah terjadi di sekitar flare stack yaitu sekitar 56-72 dBA di dalam radius flare stack. Maka dari itu, dapat disimpulkan bahwa kompleks pabrik tersebut secara umum memenuhi standar keamanan operasi untuk tenaga manusia yang bekerja selama maksimum 8 jam sehari.

Peta kontur di atas ialah perbesaran dari peta kontur sebelumnya. Dari peta kontur di atas dapat disimpulkan bahwa kebisingan tersebar merata pada seluruh daerah dalam process area dengan tingkat SPL 71-75 dBA. Beberapa titik yang merupakan titik letak equipment memiliki tingkat kebisingan hingga 85 dBA-100dBA. Dengan demikian dibutuhkan teknik pengendalian kebisingan di daerah-daerah tertentu yang memiliki tingkat kebisingan 85 dBA-100dBA. Hal paling sederhana yang dapat diterapkan untuk mengendalikan kebisingan ialah sistem man-power management yang membatasi durasi kontak operator dengan alat yang memiliki tingkat kebisingan tinggi dengan jangka waktu maksimum tertentu, misalnya dengan membatasi interaksi operator dengan alat selama maksimum 7.5 menit dan paling dekat berdiri pada jarak 1 meter dari alat yang memiliki tingkat kebisingan 100 dBA. Apabila hal tersebut tidak memungkinkan, operator masih dapat berinteraksi dengan alat tersebut selama maksimal 8 jam sehari dengan syarat menggunakan pelindung telinga yang dapat mengurangi kebisingan minimal sebesar 15 dBA.

Sumber: Wikipedia, Arsip Pribadi