Sampah Organik sebagai Bahan Baku Biogas, Ditulis oleh Beni Hermawan pada 26-08-2007

Jika kita berjalan-jalan ke pasar tradisional, pastilah akan kita jumpai sampah sayur-sayuran dan buah-buahan yang berton-ton jumlahnya. Sebagaimana sampah-sampah organik lainnya seperti kotoran ternak, ampas tebu, dan lain-lain, umumnya sampah organik tersebut tidak banyak dimanfaatkan, tetapi dibiarkan menumpuk dan membusuk, sehingga dapat menggangu pemandangan dan mencemari lingkungan. Salah satu cara penanggulangan sampah organik yang potensial untuk dikembangkan di Indonesia adalah dengan menerapkan teknologi anerobik untuk menghasilkan biogas. Secara ilmiah, biogas yang dihasilkan dari sampah organik adalah gas yang mudah terbakar (flammable). Gas ini dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri anaerob (bakteri yang hidup dalam kondisi tanpa udara). Umumnya, semua jenis bahan organik bisa diproses untuk menghasilkan biogas. Tetapi hanya bahan organik homogen, baik padat maupun cair yang cocok untuk sistem biogas sederhana. Bila sampah-sampah organik tersebut membusuk, akan dihasilkan gas metana (CH4) dan karbondioksida (CO2). Tapi, hanya CH4 yang dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Umumnya kandungan metana dalam reaktor sampah organik berbeda-beda. Zhang et al. 1997 dalam penelitiannya, menghasilkan metana sebesar 50-80% dan karbondioksida 20-50%. Sedangkan Hansen (2001) , dalam reaktor biogasnya mengandung sekitar 60-70% metana, 30-40% karbon dioksida, dan gas-gas lain, meliputi amonia, hidrogen sulfida, merkaptan (tio alkohol) dan gas lainnya. Tetapi secara umum rentang komposisi biogas adalah sebagai berikut : Tabel 1. Komposisi Biogas Komponen % Metana (CH4) 25-45 Karbon dioksida (CO2) 0-0.3 Nitrogen (N2) 1-5 Hidrogen (H2) 0-3 Hidrogen sulfida (H2S) 0.1-0.5 Oksigen (O2) 55-75 Dalam skala laboratorium, penelitian di bidang biogas tidak membutuhkan biaya yang besar tetapi harus ditunjang dengan peralatan yang memadai. Perangkat utama yang digunakan terutama adalah tabung digester, tabung penampung gas, pipa penyambung, katup, dan alat untuk identifikasi gas. Untuk mengetahui terbentuk atau tidaknya biogas dari reaktor, salah satu uji sederhana yang dapat dilakukan adalah dengan uji nyala. Biogas dapat terbakar apabila mengandung kadar metana minimal 57% yang menghasilkan api biru (Hammad et al., 1999). Sedangkan menurut Hessami (1996), biogas dapat terbakar dengan baik jika kandungan metana telah mencapai minimal 60%. Pembakaran gas metana ini selanjutnya menghasilkan api biru dan tidak mengeluarkan asap. Mekanisme Pembentukan Biogas Sampah organik sayur-sayuran dan buah-buahan seperti layaknya kotoran ternak adalah substrat terbaik untuk menghasilkan biogas (Hammad et al, 1999). Proses pembentukan biogas melalui pencernaan anaerobik merupakan proses bertahap, dengan tiga tahap utama, yakni hidrolisis, asidogenesis, dan metanogenesis. Tahap pertama adalah hidrolisis, dimana pada tahap ini bahan-bahan organik seperti karbohidrat, lipid, dan protein didegradasi oleh mikroorganisme hidrolitik menjadi senyawa terlarut seperti asam karboksilat, asam keto, asam hidroksi, keton, alkohol, gula sederhana, asam-asam amino, H2 dan CO2. Pada tahap selanjutnya yaitu tahap asidogenesis senyawa terlarut tersebut diubah menjadi asam-asam lemak rantai pendek, yang umumnya asam asetat dan asam format oleh mikroorganisme asidogenik. Tahap terakhir adalah metanogenesis, dimana pada tahap ini asam-asam lemak rantai pendek diubah menjadi H2, CO2, dan asetat. Asetat akan mengalami dekarboksilasi dan reduksi CO2, kemudian bersama-sama dengan H2 dan CO2 menghasilkan produk akhir, yaitu metana (CH4) dan karbondioksida (CO2). Pada dasarnya efisiensi produksi biogas sangat dipengaruhi oleh berbagai faktor meliputi : suhu, derajat keasaman (pH), konsentrasi asam-asam lemak volatil, nutrisi (terutama nisbah karbon dan nitrogen), zat racun, waktu retensi hidrolik, kecepatan bahan organik, dan konsentrasi amonia. Dari berbagai penelitian yang penulis peroleh, dapat dirangkum beberapa kondisi optimum proses produksi biogas yaitu : Tabel 2. Kondisi Optimum Produksi Biogas Parameter Kondisi Optimum Suhu 35oC Derajat Keasaman 7 – 7,2 Nutrien Utama Karbon dan Nitrogen Nisbah Karbon dan Nitrogen 20/1 sampai 30/1 Sulfida < 200 mg/L Logam-logam Berat Terlarut < 1 mg/L Sodium < 5000 mg/L Kalsium < 2000 mg/L Magnesium < 1200 mg/L Amonia < 1700 mg/L Parameter-parameter ini harus dikontrol dengan cermat supaya proses pencernaan anaerobik dapat berlangsung secara optimal. Sebagai contoh pada derajat keasaman (pH), pH harus dijaga pada kondisi optimum yaitu antara 7 – 7,2. Hal ini disebabkan apabila pH turun akan menyebabkan pengubahan substrat menjadi biogas terhambat sehingga mengakibatkan penurunan kuantitas biogas. Nilai pH yang terlalu tinggipun harus dihindari, karena akan menyebabkan produk akhir yang dihasilkan adalah CO2 sebagai produk utama. Begitupun dengan nutrien, apabila rasio C/N tidak dikontrol dengan cermat, maka terdapat kemungkinan adanya nitrogen berlebih (terutama dalam bentuk amonia) yang dapat menghambat pertumbuhan dan aktivitas bakteri. Nilai Potensial Biogas Biogas yang bebas pengotor (H2O, H2S, CO2, dan partikulat lainnya) dan telah mencapai kualitas pipeline adalah setara dengan gas alam. Dalam bentuk ini, gas tersebut dapat digunakan sama seperti penggunaan gas alam. Pemanfaatannya pun telah layak sebagai bahan baku pembangkit listrik, pemanas ruangan, dan pemanas air. Jika dikompresi, biogas dapat menggantikan gas alam terkompresi yang digunakan pada kendaraan. Di Indonesia nilai potensial pemanfaatan biogas ini akan terus meningkat karena adanya jumlah bahan baku biogas yang melimpah dan rasio antara energi biogas dan energi minyak bumi yang menjanjikan. Berdasarkan sumber Departemen Pertanian, nilai kesetaraan biogas dengan sumber energi lain adalah sebagai berikut : Tabel 3. Kesetaraan biogas dengan sumber energi lain Bahan Bakar Jumlah Biogas 1 m3 Elpiji 0,46 kg Minyak tanah 0,62 liter Minyak solar 0,52 liter Bensin 0,80 liter Gas kota 1,50 m3 Kayu bakar 1,50 m3 Penutup Meskipun penelitian di bidang biogas bukanlah aspek baru dalam riset kimia, tetapi tidak menutup kemungkinan akan adanya pengembangan dalam penyempurnaan teknologi anaerobik untuk mendapatkan kuantitas dan kualitas biogas yang lebih baik. Setidaknya beberapa misteri dalam bidang penelitian ini masih memerlukan pemikiran yang mendalam untuk memperoleh jawabannya seperti penentuan bakteri anaerobik yang paling baik, penentuan starter, pencarian bahan baku dan waktu optimum proses anaerobik. Selain itu, penelitian dibidang ini termasuk gampang-gampang susah dalam artian, meskipun secara terori dapat dihasilkan gas metana, tetapi dalam prakteknya terkadang para peneliti hanya mendapatkan sedikit sekali gas metana bahkan tidak sama sekali. Sisi positif yang dapat kita ambil dari pengembangan teknologi anaerobik adalah bahwa tidak ada sesuatu pun yang tidak bermanfaat di bumi ini bahkan sebuah sampah sekalipun. Dengan teknologi anaerobik, selain memperoleh biogas, manfaat lainnya adalah akan diperoleh pupuk organik dengan kualitas yang tinggi, yang sangat kaya akan unsur-unsur yang dibutuhkan oleh tanaman. Bahkan, unsur-unsur tertentu seperti protein, selulose, lignin, dan lain-lain yang tidak bisa digantikan oleh pupuk kimia. Disarikan dari karya tulis ilmiah : Beni Hermawan, Lailatul Qodriyah, dan Candrarini Puspita. 2007. Pemanfaatan Sampah Organik sebagai Sumber Biogas Untuk Mengatasi Krisis Energi Dalam Negeri. Karya Tulis Ilmiah Mahasiswa. Universitas Lampung. Bandar Lampung

Waspadai Bahan-bahan Kimia Berbahaya di Sekitar Kita, Ditulis oleh Yoky Edy Saputra pada 28-04-2008

Apakah Anda termasuk orang yang mempunyai kepedulian yang besar dengan masalah kesehatan? Jika ya, maka tulisan ini sangat berguna bagi Anda. Tahukah kita, tanpa kita sadari, lingkungan sekitar kita, termasuk barang-barang kebutuhan sehari-hari yang kita gunakan, dapat memberikan dampak negatif terhadap kesehatan tubuh kita. Tanpa sadar kita telah menghirup bahan-bahan kimia berbahaya yang berasal dari benda-benda yang terdapat di tempat tinggal kita. Berikut ini penulis uraikan beberapa bahan kimia berbahaya yang sering terkontaminasi dengan tubuh kita tanpa kita sadari. Meskipun kadar bahan-bahan kimia yang masuk ke udara tersebut belum melebihi ambang batas yang diperbolehkan, namun jika terjadi paparan dalam waktu yang lama dan terus menerus dapat berpengaruh bagi kesehatan kita. 1. Asbes Asbes merupakan serat mineral silika yang bersifat fleksibel, tahan lama dan tidak mudah terbakar. Asbes banyak digunakan sebagai penghantar listrik dan penghantar panas yang baik. Asbes banyak digunakan sebagai isolator panas dan pada pipa saluran pembuangan limbah rumah tangga, dan bahan material atap rumah. Asbes banyak digunakan dalam bahan-bahan bangunan. Jika ikatan asbes dalam senyawanya lepas, maka serat asbes akan masuk ke udara dan bertahan dalam waktu yang lama. 2. Bioaerosol Kontaminan biologi seperti virus, bakteri, jamur, lumut , serangga atau serbuk sari tumbuhan. Kontaminan biologi tersebut jika dihembus oleh angin akan masuk ke udara dan mencemari udara bersih. 3. Formaldehid Formaldehid merupakan aldehid sederhana. Gas formaldehid tidak berwarna dan diemisikan dari bahan-bahan bangunan, industri rumah tangga atau proses pembakaran. Formaldehid juga terdapat pada produk kayu yang dipres, papan, papan dinding, tekstil (seperti pada karpet dan pakaian). Formaldehid dapat masuk ke udara akibat terjadi pengikisan dan penguapan akibat panas yang tinggi. 4. Bahan-bahan pertikulat Dalam kehidupan sehari-hari pertikulat dikenal dengan istilah debu yang berterbangan di udara. Partikulat juga bisa ditemui dalam bentuk logam-logam berta yang jika terhirup oleh manusia akan mengakibatkan penyakit. 5. Senyawa organik volatil (Volatil Organic Compound) Senyawa organik volatil (VOC) mudah menguap pada suhu kamar. VOC sering ditemui dalam bentuk aerosol yang terdapat pada pembersih, cat, vernis, produk-produk kayu yang di-pres, pestisida, dan semir. 6. Karbon monoksida (CO) Karbon monoksida atau CO adalah suatu gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan juga tidak berasa. Gas CO dapat berbentuk cairan pada suhu dibawah 129oC. Gas CO sebagian besar berasal dari pembakaran bahan fosil dengan udara, berupa gas buangan. Kota besar yang padat lalu lintasnya akan banyak menghasilkan gas CO sehingga kadar CO dalam uadra relatif tinggi dibandingkan dengan daerah pedesaan. Selain itu dari gas CO dapat pula terbentuk dari proses industri. Secara alamiah gas CO juga dapat terbentuk, walaupun jumlahnya relatif sedikit, seperti gas hasil kegiatan gunung berapi, proses biologi dan lain-lain. Secara umum terbentuk gas CO adalah melalui proses berikut ini : Pertama, pembakaran bahan bakar fosil. Kedua, pada suhu tinggi terjadi reaksi antara karbondioksida (CO2) dengan karbon C yang menghasilkan gas CO. Ketiga, pada suhu tinggi, CO2 dapat terurai kembali menjadi CO dan oksigen. Penyebaran gas CO diudara tergantung pada keadaan lingkungan. Untuk daerah perkotaan yang banyak kegiatan industrinya dan lalu lintasnya padat, udaranya sudah banyak tercemar oleh gas CO. Sedangkan daerah pimggiran kota atau desa, cemaran CO diudara relatif sedikit. Ternyata tanah yang masih terbuka dimana belum ada bangunan diatasnya, dapat membantu penyerapan gas CO. Hal ini disebabkan mikroorganisme yang ada didalam tanah mampu menyerap gas CO yang terdapat diudara. Angin dapat mengurangi konsentrasi gas CO pada suatu tempat karena perpindahan ke tempat lain. Karbon monoksida (CO) apabila terhisap ke dalam paru-paru akan ikut peredaran darah dan akan menghalangi masuknya oksigen yang akan dibutuhkan oleh tubuh. Hal ini dapat terjadi karena gas CO bersifat racun metabolisme, ikut bereaksi secara metabolisme dengan darah. Seperti halnya oksigen, gas CO bereaksi dengan darah (hemoglobin) : Hemoglobin + O2 -> O2Hb (oksihemoglobin) Hemoglobin + CO -> COHb (karboksihemoglobin) Konsentrasi gas CO sampai dengan 100 ppm masih dianggap aman jika waktu kontak hanya sebentar. Gas CO sebanyak 30 ppm apabila dihisap manusia selama 8 jam akan menimbulkan rasa pusing dan mual. Pengaruh karbon monoksida (CO) terhadap tubuh manusia ternyata tidak sama dengan manusia yang satu dengan yang lainnya. Konsentrasi gas CO disuatu ruang akan naik bila di ruangan itu ada orang yang merokok. Orang yang merokok akan mengeluarkan asap rokok yang mengandung gas CO dengan konsentrasi lebih dari 20.000 ppm yang kemudian menjadi encer sekitar 400-5000 ppm selama dihisap. Konsentrasi gas CO yang tinggi didalam asap rokok menyebabkan kandungan COHb dalam darah orang yang merokok jadi meningkat. Keadaan ini sudah barang tentu sangat membahayakan kesehatan orang yang merokok. Orang yang merokok dalam waktu yang cukup lama (perokok berat) konsentrasi COHb dalam darahnya sekitar 6,9%. Hal inilah yang menyebabkan perokok berat mudah terkena serangan jantung. Pengaruh konsentrasi gas CO di udara sampai dengan dengan 100 ppm terhadap tanaman hampir tidak ada, khususnya pada tanaman tingkat tinggi. Bila konsentrasi gas CO di udara mencapai 2000 ppm dan waktu kontak lebih dari 24 jam, maka kana mempengaruhi kemampuan fiksasi nitrogen oleh bakteri bebas yang ada pada lingkungan terutama yang terdapat pada akar tanaman. Penurunan kesadaran sehingga terjadi banyak kecelakaan, fungsi sistem kontrol syaraf turun serta fungsi jantung dan paru-paru menurun bahkan dapat menyebabkan kematian. Waktu tinggal CO dalam atmosfer lebih kurang 4 bulan. CO dapat dioksidasi menjadi CO2 dalam atmosfer adalah HO dan HO2 radikal, atau oksigen dan ozon. Mikroorganisme tanah merupakan bahan yang dapat menghilangkan CO dari atmosfer. Dari penelitian diketahui bahwa udara yang mengandung CO sebesar 120 ppm dapat dihilangkan selama 3 jam dengan cara mengontakkan dengan 2,8 kg tanah (Human, 1971), dengan demikian mikroorganisme dapat pula menghilangkan senyawa CO dari lingkungan, sejauh ini yang berperan aktif adalah jamur penicillium dan Aspergillus. 7. Karbondioksida (CO2) Sebelum era industrialisasi, kadar karbondioksida di udara masih rendah, yaitu hanya 280 ppm pada tahun 1860. Dengan semakin banyaknya pembakaran batu bara, minyak bumi, dan gas alam berakibat kadar gas itu meningkat hingga 315 ppm pada tahun 1960. Dewasa ini, terjadi peningkatan kadar CO2 diatmosfer sebesar 1 ppm per tahun. Batu bara terdiri atas sebagian besar karbon, yang apabila dibakar akan bereaksi dengan oksigen menghasilkan karbondioksida. Gas alam dan minyak bumi termasuk senyawa hidrokarbon. Pembakaran gas alam dan minyak bumi menghasilkan karbondioksida dan uap air. Kayu dan tumbuh-tumbuhan merupakan senyawa karbohidrat. Karbohidrat terdiri dari unsur-unsur karbon, hidrogen, dan oksigen. Apabila karbohidrat itu bereaksi dengan oksigen didalam badan kita maka akan dihasilkan energi. Jadi, pertambahan penduduk dunia akan menyebabkan semakin banyak karbon dioksida yang dibuang ke udara. Demikian juga dengan semakin luasnya pembabatan hutan, pemanfaatan kembali karbondioksida dari udara dan pengubahannya menjadi oksigen semakin berkurang. Pada dasarnya karbon dioksida tidak berbahaya bagi manusia. Namun, kenaikan kadar CO2 di udara telah mengakibatkan peningkatan suhu di permukaan bumi. Fenomena ini disebut dengan efek rumah kaca, yang disebut juga dengan pemanasan global. Pemanasan global mengakibatkan mencairnya gunung-gunung es di daerah kutub yang dapat menimbulkan naiknya permukaan air laut yang dapat mengancam pemukiman pinggir pantai. 8. Nitrogen Oksida (NOx) Nitrogen oksida sering disebut dengan NOx karena oksida nitrogen mempunyai 2 bentuk yang sifatnya berbeda, yakni gas NO2 dan gas NOx. Sifat gas NO2 adalah berwarna dan berbau, sedangkan gas NO tidak berwarna dan tidak berbau. Warna gas NO2 adalah merah kecoklatan dan berbau tajam menyengat hidung. Gas NO yang mencemari udara secara visual sulit diamati karena gas tersebut tidak berwarna dan tidak berbau. Sedangkan gas NO2 bila mencemari udara mudah diamati dari baunya yang sangat menyengat dan warnanya coklat kemerahan. Udara yang mengandung gas NO dalam batas normal relatif aman dan tidak berbahaya, kecuali jika gas NO berada dalam konsentrasi tinggi. Konsentrasi gas NO yang tinggi dapat menyebabkan gangguan pada system saraf yang mengakibatkan kejang-kejang. Bila keracunan ini terus berlanjut akan dapat menyebabkan kelumpuhan. Gas NO akan menjadi lebih berbahaya apabila gas itu teroksidasi oleh oksigen sehinggga menjadi gas NO2. Sumber utama NOx pada atmosfer adalah dari jalan lalu lintas. Ini bertanggung jawab untuk sekitar setengah dari total emisi yang ada di Eropa. Sumber utama lainnya adalah dari pembangkit tenaga listrik, pabrik pemanas, dan proses industri. Udara yang telah tercemar oleh gas nitrogen oksida tidak hanya berbahaya bagi manusia dan hewan saja, tetapi juga berbahaya bagi kehidupan tanaman. Pengaruh gas NOx pada tanaman antara lain timbulnya bintik-bintik pada permukaan daun. Pada konsentrasi yang lebih tinggi gas tersebut dapat menyebabkan nekrosis atau kerusakan pada jaringan daun. Dalam keadaan seperti ini daun tidak dapat berfungsi sempurna sebagai temapat terbentuknya karbohidrat melalui proses fotosintesis. Akibatnya tanaman tidak dapat berproduksi seperti yang diharapkan. Konsentrasi NO sebanyak 10 ppm sudah dapat menurunkan kemampuan fotosintesis daun sampai sekitar 60% hingga 70%. Pencemaran udara oleh gas NOx dapat menyebabkan timbulnya Peroxy Acetil Nitrates yang disingkat dengan PAN. Peroxy Acetil Nitrates ini menyebabkan iritasi pada mata yang menyebabkan mata terasa pedih dan berair. Campuran PAN bersama senyawa kimia lainnya yang ada di udara dapat menyebabkan terjadinya kabut foto kimia atau Photo Chemistry Smog yang sangat menggangu lingkungan. Pada sangat konsentrasi tinggi, dimana mungkin hanya dialami pada kecelakaan industri yang fatal, paparan NO2 dapat mengakibatkan kerusakan paru-paru yang berat dan cepat. Pengaruh kesehatan mungkin juga terjadi pada konsentrasi ambien yang jauh lebih rendah seperti pada pengamatan selama peristiwa polusi di kota. Bukti yang didapatkan menyarankan bahwa penyebaran ambient kemungkinan akibat dari pengaruh kronik dan akut, khususnya pada sub-grup populasi orang yang terkena asma. NO2 terutama berkelakuan sebagai agen pengoksidasi yang kemungkinan merusak membran sel dan protein. Pada konsentrasi tinggi, saluran udara akan menyebabkan peradangan yang akut. Ditambah lagi, penyebaran dalam waktu-singkat berpengaruh terhadap peningkatan resiko infeksi saluran pernapasan. Untuk penyebaran yang akut, hanya konsentrasi yang sangat tinggi (>1880 Mg/m3, 1ppm) mempengaruhi kesehatan orang ; bilamana, orang dengan asma atau penyakit paru-paru yang akut lebih rentan pada konsentrasi lebih rendah. Studi epidemiologika ambient dan investigasi toksikologi hewan mendemontrasikan bahwa perpanjangan penyebaran NO2 dapat mengurangi pertahanan paru-paru dan perubahan struktur paru-paru secara signifikan. 9. Ozon (O3) Ozon merupakan polutan sekunder yang merupakan emisi tidak langsung kedalam udara tetapi dibentuk oleh reaksi fotokimia. Ozon merupakan senyawa yang terdiri daripada tiga atom oksigen setiap molekul. Pada suhu dan tekanan biasa ia berbentuk gas biru. Ozon membentuk cairan biru tua pada suhu bawah -112oC, dan cairan biru tua gelap pada suhu di bawah -193oC. Ozon diketahui menyerap radiasi UV-B. Ozon terbentuk di lapisan ozon. Lapisan ozon dapat terkikis oleh klorofluorokarbon (CFC). Ozon terbentuk melalui interaksi cahaya ultraviolet dengan atmosfer bumi dan membentuk satu lapisan ozon pada ketinggian 50 kilometer. Ozon diyakini sebagai bahan beracun dan bahan pencemar biasa. Ozon mempunyai bau yang keras, menusuk hidung. Ozon juga terbentuk pada kadar rendah dalam udara akibat arus eletrik seperti kilat, dan oleh tenaga tinggi seperti radiasi eletromagnetik. Ozon merupakan polutan fotokimia yang dibentuk dari senyawa organik volatil, NOx dan CO dengan bantuan radiasi matahari pada panjang gelombang pendek. Ozon dapat masuk kedalam tubuh melalui pernapasan dan dapat menyerang sistem pernapasan karena ozon tidak larut dalam air. Kontaminasi yang akut ke tingkatan ozon yang lebih tinggi dapat menginduksi perubahan pada fungsi paru-paru, peradangan saluran udara dan peningkatan penyakit saluran udara menjadi penyakit yang berhubungan dengan bronkitis.

Di Balik Gemerlapnya Kembang Api, Ditulis oleh Soetrisno pada 12-08-2008

Menonton pertunjukan kembang api bisa berdampak buruk bagi kesehatan anda dan lingkungan, demikian peringatan dari ilmuwan di Amerika Serikat. Alison Tomlin dan rekan-rekannya di Universitas Leeds mengukur konsentrasi partikel-partikel yang dihasilkan dari perayaan api unggun dan kembang api. Dengan memasukkan data yang mereka peroleh ke sebuah model sederhana mereka menemukan bahwa pada puncak perayaan tersebut, udara berjelaga yang dihasilkan mengandung sekitar 10 kali lebih banyak partikel dibanding keadaan normal di siang hari. Tomlin menunjukkan bahwa pembakaran tidak sempurna akibat api unggun dan kembang api yang terbuka, bisa mengarah pada peningkatan jumlah partikel berjelaga di atas konsentrasi sehari-hari di perkotaan. Imbas partikel-partikel ini terhadap kesehatan manusia dan lingkungan tergantung pada ukuran dan kandungan kimianya. Partikel-partikel dalam penelitian ini cenderung lebih besar dibanding yang berasal dari emisi kendaraan tetapi masih cukup kecil untuk menyebabkan masalah-masalah kesehatan, seperti penyakit pernafasan dan kardiovaskuler. Disamping itu, partikel-partikel ini memiliki imbas yang lebih besar terhadap iklim karena masa tinggalnya di atmosfer yang lebih lama. William Maenhaut, seorang spesialis terkemuka di bidang efek pembakaran biomasa terhadap lingkungan, dari Universitas Ghent di Belgia, mengatakan bahwa temuan menarik dari penelitian ini adalah bahwa Tomlin dan reka-rekannya “mampu memodelkan partikel-partikel selama pertunjukan kembang api dan api unggun dengan menggunakan sebuah model pemrosesan aerosol sederhana”. Pada zaman dimana perubahan iklim dan polusi menjadi isu utama seperti sekarang ini, Tomlin berencana untuk menyelidiki lebih jauh emisi-emisi dari sumber-sumber biomassa dan membandingkannya dengan sumber-sumber lain seperti kendaraan. “Tantangan sesungguhnya adalah menentukan dampak dari efek-efek atmosferik, seperti kondensasi dan koagulasi, terhadap keadaan dan distribusi ukuran partikel-partikel pada sebuah daerah yang luas,” kata Tomlin. Ini akan membantu menentukan dampaknya yang potensial terhadap iklim, paparnya. Disadur dari: http://www.rsc.org/chemistryworld/

Unsur-unsur toksik dalam asap rokok, Ditulis oleh Soetrisno pada 20-11-2008

Logam-logam berat seperti arsenik, kadmium, dan timbal telah dideteksi dalam asap rokok,dengan menunjukkan bahwa unsur-unsur toksik ini bisa merambat sampai jarak berbeda-beda alam aliran udara. Rokok yang sedang terbakar menghasilkan lebih dari 4000 zat kimia; banyak diantaranya yang bersifat toksik dan sekitar 40 menyebabkan kanker. Senyawa-senyawa ini tetap berada di udara sebagai asap tembakau lingkungan yang dihirup oleh orang lain di kawasan tersebut. Ada dua tipe asap rokok, yaitu: asap rokok utama yang keluar dari mulut perokok dan asap sampingan yang berasal dari ujung rokok yang terbakar. Ketika meneliti logam-logam berat dalam asap rokok sampingan, para peneliti di perusahaan rokok Philip Morris, US, menemukan tumpukan arsenik dalam cerobong asap yang digunakan dalam tahap pertama pada peralatan mereka. Fenomena ini tidak ditemukan untuk kadmium atau timbal. Mereka menganggap bahwa yang menyebabkan ini terjadi adalah bahwa arsenik bisa menjadi uap cair sedangkan kadmium dan timbal adalah partikulat padat. Michael Chang dan rekan-rekannya menggunakan sebuah alat yang disebut cerobong "ekor ikan" untuk menyalurkan asap dari sebatang rokok yang sedang terbakar menuju ke sebuah jet impactor yang mengumpulkan asap sebagai kondensat. Asap yang tersisa dilewatkan melalui sebuah saringan ester selulosa campuran untuk mencoba menangkap asap yang tersisa. Beberapa cara dicoba untuk mempersiapkan asap yang telah berkondensasi pada bagian-bagian yang berbeda dari alat. Metode yang terbaik adalah pengambilan sampel adukan, yang melibatkan penggunaan deterjen Triton X-100 dan asam nitrat untuk membuat adukan dengan kondensat asap. Spektroskopi massa berpasangan induktif digunakan untuk menganalisis adukan. Deposisi persentase total arsenik yang lebih besar (20 persen), dibanding kadmium atau timbal (kurang dari 5 persen) dalam cerobong tersebut menunjukkan bahwa unsur-unsur toksik dalam asap rokok bisa merambat secara berbeda dalam aliran udara dan bisa terdeposisi pada titik-titik berbeda. Para peneliti ini menduga perilaku ini disebabkan oleh perbedaan antara unsur fase padat (partikulat) dan cair (uap). Disadur dari: http://www.rsc.org/chemistryworld/

Nitrogen – Tersangka Baru dalam Pemanasan Global, Ditulis oleh Masdin Mursaha pada 10-04-2009

Emisi karbon dioksida, suhu global yang semakin meningkat, lapisan es yang meleleh dan perubahan iklim mewarnai pemberitaan di jagad raya ini setiap hari. Tetapi apakah perhatian kita yang berlebihan untuk karbon dioksida telah menutup mata kita terhadap ancaman yang disebabkan oleh unsur lain yang lebih berbahaya? Unsur yang dimaksud disini, yang merupakan tersangka baru pemanasan global, adalah nitrogen, dan mengabaikannya bisa mengarah pada kerugian besar bagi kesehatan manusia dan lingkungan. Nitrogen Alam Nitrogen adalah bagian penting dari kehidupan. Tanaman, hewan dan bakteri semuanya menggunakan nitrogen dalam satuan pembentuk fundamental yang disebut asam amino, dan asam-asam amino ini bersatu membentuk protein. Protein tidak hanya memungkinkan kita untuk tumbuh dan berfungsi dengan baik, tetapi juga membentuk basis dari hampir setiap reaksi kimia dalam tubuh mausia. Sumber nitrogen kita yang utama adalah atmosfer, dimana nitrogen terdapat sebagai gas nitrogen (N2). Akan tetapi, dalam bentuk gas, nitrogen sangat lembam (tidak reaktif) dan hanya sedikit organisme yang mampu memanfaatkannya. Proses alami pengambilan gas nitrogen dan konversinya menjadi senyawa-senyawa yang bermanfaat dikenal sebagai fiksasi nitrogen, dan dilakukan oleh bakteri pengikat-nitrogen. Bakteri ini “mengikat” nitrogen menjadi senyawa yang mengandung nitrogen lainnya: amonia (NH3). Amonia lebih terjangkau secara biologis dibanding gas nitrogen dan digunakan oleh bakteri penitrifikasi untuk membentuk nitrit (NO2) dan kemudian nitrat (NO3). Nitrat-nitrat ini adalah bentuk nitrogen yang bisa diolah tanaman, sehingga merupakan bentuk yang menyalurkan nitrogen ke dalam rantai makanan. Tetapi jika semua nitrogen atmosfer pada akhirnya mengakhiri perjalanan pada tanaman atau hewan, maka akan segera terjadi kekurangan. Untungnya ada bakteri denitrifikasi yang melengkapi siklus tersebut dan mengonversi nitrat kembali menjadi N2 yang lembam. Siklus ini secara alami diregulasi oleh kecepatan dimana bakteri bisa merubah satu senyawa menjadi senyawa lainnya, dan oleh jumlah bakteri yang tersedia dalam tanah. Di masa lalu, ini menyebabkan ketersediaan nitrogen berada pada ambang batas alami untuk digunakan di biosfer setiap saat. Akan tetapi, kemajuan-kemajuan teknologi secara dramatis telah meningkatkan batas alami ini, dan konsekuensinya adalah ketidakterjangkauan nitrogen. Lalu apa yang akan terjadi? Nitrogen diambil dari atmosfer dan dikonversi oleh bakteri menjadi senyawa-senyawa nitrogen yang bisa digunakan tanaman dan hewan.©EPA Penyebab overdosis nitrogen Awal mula Revolusi Industri menorehkan perubahan besar yang sangat mempengaruhi keseimbangan nitrogen. Pembakaran bahan bakar fosil besar-besaran seperti batubara dan minyak melepaskan kadar nitrogen oksida yang tinggi (termasuk oksida nitrat atau N2O) sebagai asap. Masalah nitrogen semakin parah pada Perang Dunia I dengan dikembangkannya proses Haber-Bosch, yang memungkinkan gas N2 lembam dibuat menjadi amonia tanpa menggunakan bakteri pengikat nitrogen. Amonia yang dihasilkan menjadi sumberdaya yang berharga dan bisa digunakan untuk membuat pupuk murah di perkebunan. Kontributor lain bagi kadar nitrogen yang meningkat adalah pembakaran pohon dan tanaman untuk pertanian, dan pembuatan pabrik nilon. Tetapi dengan menganggap industri dan pertanian yang sukses sebagai faktor yang sangat krusial di seluruh penjuru dunia, apakah kita benar-benar akan berhenti membuat senyawa-senyawa nitrogen bermanfaat secara buatan? Apakah kita ingin kembali ke ambang batas alami siklus nitrogen? Mengapa kita perlu merasa khawatir? Ada dua unsur pokok yang dipengaruhi oleh senyawa-senyawa nitrogen ini, yaitu kesehatan manusia dan lingkungan. Jika oksida nitrat (N2O) mencapai stratosfer, ia membantu merusak lapisan ozon, sehingga menghasilkan tingkat radiasi UV yang lebih tinggi dan risiko kanker kulit serta katarak yang meningkat. Ironisnya, jika N2O lebih dekat ke permukaan Bumi ia sebetulnya bisa membuat ozon, yang mana bisa menjadi kabut di siang hari yang cerah. Kabut terkait dengan masalah-masalah pernapasan, kerusakan paru-paru, risiko kanker yang meningkat dan melemahnya sistem kekebalan. Seperti dampaknya pada ozon, nitrogen oksida terlarut dalam air atmosferik membentuk hujan asam, yang mengkorosi batuan dan barang logam dan merusak bangunan-bangunan. Pada tahun 1967, sebuah jembatan di Sungai Ohio ambruk akibat korosi hujan asam; tanaman (termasuk tanaman pangan kita) dan bahkan manusia juga berisiko. Hubungan-hubungan antara hujan asam, penyakit Alzheimer dan kerusakan otak telah diduga, serta dengan berbagai masalah pernapasan. Jadi secara keseluruhan, bukan berita baik! Tapi masalah yang terjadi semakin luas. Penggunaan pupuk secara berlebihan di lahan dan senyawa-senyawa nitrogen dalam pakan hewan menyebabkan pelepasan nitrogen ke dalam arus air dan sungai. Alga, yang pertumbuhannya biasanya dihambat oleh ketersediaan nitrogen, menggunakan banjir nitrogen ini untuk tumbuh diluar kendali, sehingga mengarah pada kerumunan alga yang besar. Ini menggunakan semua oksigen di air dan memblokir masuknya cahaya, sehingga secara perlahan-lahan membunuh kehidupan akuatik dan mencegah tanaman-tanaman bawah laut untuk berfotosintesis. Mengkhawatirkannya, kadar nitrogen di danau-danau Norwegia telah bertambah dua kali lipat dalam sepuluh tahun terakhir, dan di Eropa barat, jumlah senyawa nitrogen yang dideposisikan lebih dari 100 kali kadar alami. Kembali ke daratan, kadar nitrogen yang lebih tinggi dalam tanah berarti bahwa sedikit tanaman yang mampu bertahan karena tidak dapat berkompetisi. Tanaman-tanaman in cenderung adalah tanaman-tanaman yang mampu dengan cepat memanfaatkan kelebihan nitrogen untuk pertumbuhan yang cepat, sehingga menyisakan lebih sedikit sumberdaya dan lebih banyak naungan untuk spesies lain. Ini bisa menyebabkan banyak spesies tanaman yang menjadi punah, dan pada gilirannya akan memiliki efek insidental terhadap semua hewan, serangga dan burung-burung yang menggunakannya. Banyak tanah tandus kaya spesies di Belanda yang telah diambil alih oleh hutan-hutan yang kurang spesies karena alasan ini. Terakhir, nitrogen oksida berkontribusi bagi pemanasan global. Walaupun konsentrasi oksida nitrat di atmosfer sangat rendah dibanding karbon dioksida, potensi pemanasan global oksida nitrat adalah sekitar 300 kali lebih besar. Jadi walaupun karbon dioksida menyebabkan perubahan iklim dan masalah-masalah yang terkait dengannya, senyawa-senyawa nitrogen bisa menyebabkan masalah yang lebih buruk. Senyawa-senyawa nitrogen memiliki potensi pemanasan global yang lebih besar, bisa mengarah pada masalah perubahan iklim yang lebih besar, dan menyebabkan malapetakan bagi kesehatan dan lingkungan. Jadi apa yang bisa kita lakukan? Cara mengatasi Saat ini, 80% senyawa nitrogen di atmosfer berasal dari sumber manusia. Masalah ini adalah produk sampingan dari masyarakat kita yang sangat tergantung pada teknologi, tetapi didalamnya terdapat solusi. Inovasi teknologi yang serupa bisa digunakan untuk mengurangi emisi, dan pengonversi katalitik bisa mengonversi nitrogen oksida menjadi gas nitrogen yang tidak berbahaya. Pemerintah juga bisa memegang peranan. Di California, ladang-ladang besar dengan lebih dari seribu ternak sapi perah sekarang ini harus meminta lisensi ke Air Resources Board, yang mengontrol kadar pelepasan dalam jumlah banyak dari hewan. Sebenarnya ada satu solusi yang dijamin dapat mengatasi masalah nitrogen ini: mengurangi jumlah nitrogen yang kita gunakan untuk bahar bakar dalam kehidupan sehari-hari. Ini semuanya baik, tetapi seperti halnya dengan semua solusi bagi masalah-masalah besar, solusi ini juga akan sangat sangat sulit diterapkan. Disadur dari: thenakedscientists.com

CCS : Sebuah Alternatif Untuk Masalah Emisi CO2 , Ditulis oleh Wikan Pribadi pada 09-05-2009

Proses penanganan emisi gas CO2 dengan menangkap dan menyimpannya merupakan salah satu teknologi yang membuat kita tetap dapat menggunakan bahan baker fosil tanpa diikuti konsekuensi terjadinya perubahan iklim. Namun dibalik itu pemanfaatan teknologi ini tentu akan membutuhkan investasi yang lebih besar disisi R&D. Emisi gas CO2 terbentuk saat kita melakukan pembakaran batu bara atau gas untuk sumber tenaga mesin pembangkit listrik. Proses pembakaran ini akan menghasilkan gas CO2 yang merupakan gas penyebab utama efek “rumah kaca”yang akan merubahan iklim bumi dan dapat meracuni perairan laut kita. CCS atau kepanjangan dari istilah “Carbon Capture and Storage” merupakan suatu proses fisikokimia yang mampu memisahkan gas CO2, melarutkannya pada kondisi tekanan rendah, lalu ditransportasikan melalui pipa untuk kemudian disimpan pada formasi batuan geologi berpori di kedalaman lebih dari 800 m dibawah dasar laut. Suatu tempat aman yang dapat dipergunakan untuk menyimpan minyak, gas maupun pelarut air garam yang tidak dapat dipergunakan lagi untuk keperluan apapun. CCS terbukti secara langsung dapat menurunkan emisi gas CO2, sehingga negara industri dapat terus menggunakan batu bara dan gas sebagai bahan bakar untuk power plant dengan tetap memenuhi target menurunkan produksi emisi gas CO2 hingga 60-80% hingga tahun 2050. Teknologi penting dan sangat vital ini dihasilkan oleh para ahli kimia dan tehnik kimia. Tahapan teknologi CCS yang paling mahal dan mengkonsumsi energi dalam jumlah yang besar adalah pada proses pemisahan gas CO2 dari seluruh gas yang dikeluarkan pada proses pembakaran bahan bakar fosil. Selanjutnya adalah proses pemurnian O2 pada gas untuk menghasilkan pembakaran yang bersih. Hingga saat ini, kedua tahapan proses ini hanya dapat dilakukan dengan menggunakan pelarut dalam jumlah yang besar atau memanfaatkan membran yang merupakan teknologi yang memiliki performa rendah atau hanya dapat dilakukan dengan memanfaatkan teknologi yang masih kurang aman karena memanfaatkan bahan atau proses yang berbahaya dan beracun. Sehingga menjadi salah satu hal penting yang perlu terus diteliti dan dikembangkan untuk memperbaiki teknologi CCS. Jika memang kita akan menjadikan CCS sebagai teknologi yang dapat menurunkan emisi gas CO2 dimasa yang akan datang, maka kita harus segera melakukan pengembangan yang signifikan pada tiga sector yang berbeda yaitu teknologi, kebijakan hukum dan sisi bisnis. Sebagai salah satu contoh negara Inggris merupakan salah satu negara kuat yang telah memiliki kebijakan hukum yang sangat baik, namun tetap masih gagal untuk menurunkan biaya yang ditimbulkan dari pemanfaatan teknologi CCS ini sehingga dari segi bisnis tidak dapat memenuhi kriteria suatu unit yang menjanjikan dan dapat menghasilkan profit. Hingga saat ini, walaupun teknologi CCS bukan merupakan salah satu teknologi yang dianggap paling murah karena merupakan investasi dalam jangka waktu yang lama, namun CCS bukan pula suatu teknologi yang paling mahal untuk diterapkan dengan kemampuannya yang baik untuk terus menurunkan emisi gas CO2 dibumi kita. Kesimpulan yang dapat diambil dari seluruh uraian diatas adalah pertama bahwa CCS membuat kita mampu memisahkan CO2, membuatnya cair (melarutkannya) dan menyimpannya untuk menurunkan emisi. Kedua, walaupun tahapan separasi tergolong mahal namun secara keseluruhan CCS dapat digolongkan sebagai salah satu pilihan murah untuk menurunkan produksi gas “rumah kaca”. Ketiga, teknologi ini terus dikembangkan dan diteliti oleh berbagai industri atau perusahaan pada sektor energi di seluruh belahan dunia, dan terakhir tanpa investasi berkemanjutan dan harga CO2 yang stabil maka CCS tidak akan dapat dikomersialisasikan pada pasar sektor energi. Sumber: http://www.rsc.org/chemistryworld/Issues/2007/October/HowToBuryTheProblem.asp

Teknologi Baru untuk Mengurangi Polusi Kendaraan Bermotor ,Ditulis oleh Redaksi chem-is-try.org pada 05-07-2009

Suatu alat yang dinamakan plasmatron secara drastis dapat mengurangi asap yang berasal dari kendaraan bermotor. Alat tersebut telah diuji coba di Massachusetts Institute of Technology (MIT), dan diharapkan dapat dibeli dengan harga murah serta sesuai (compatible ) dengan peralatan mesin kendaraan yang ada pada saat ini. Peneliti MIT mengatakan bahwa pertama kali plasmatron dipasang pada mesin mobil komersial kemudian diuji coba selama dua minggu. Para penemu alat tersebut mengatakan bahwa hasil uji coba memperlihatkan pengurangan polusi yang sangat besar terutama pengurangan Nitrogen Oksida (NO2) dari 2.700 ppm (parts per million ) tanpa plasmatron menjadi tinggal 20 ppm setelah menggunakan plasmatron. Daniel R.Cohn, Ketua Divisi Teknologi Plasma dari Plasma Science and Fusion Center (PSFC), mengatakan bahwa penemuan tersebut merupakan suatu era baru bagi pengurangan polusi kendaraan bermotor. Menurut Cohn : “Sukses perpaduan antara plasmatron dengan mesin mobil, membuat langkah selanjutnya untuk pengujian di jalan raya”. Menurut para peneliti, plasmatron bekerja seperti proses penyulingan minyak (oil refinery) yakni mengkonversikan berbagai bahan bakar kedalam gas yang kaya akan hidrogen berkualitas tinggi. Bahan bakar yang diinjeksikan kedalam plasmatron dibuka ke aliran listrik yang merubah bahan bakar dan udara disekitarnya kedalam plasma. Plasma mempercepat laju reaksi dan menghasilkan gas yang kaya akan hidrogen. Walaupun alat tersebut pada saat ini telah digunakan dalam aplikasi industri, namun yang digunakan di industri jauh lebih besar dibandingkan dengan versi MIT selain lebih boros energi dalam mengoperasikannya. Dr.Cohn menegaskan bahwa merekalah yang pertama kali mengembangkan plasmatron dalam ukuran kecil dan dengan daya yang rendah, yakni lebih kecil dari satu kilowatt. Lebih lanjut Dr.Cohn menambahkan bahwa mereka pulalah yang pertama kali mengaplikasikan dengan menambahkan alat tersebut ke mesin mobil untuk mengurangi polusi kendaraan bermotor. Langkah selanjutnya adalah memasang plasmatron pada kendaraan sebenarnya yang beroperasi di lapangan. Nantinya para peneliti mengharapkan dapat menerapkan pemakaian plasmatron tersebut pada bus. Walaupun pengujian yang dilakukan pada saat ini menggunakan mesin dengan bahan bakar bensin, para peneliti mengatakan bahwa penemuan mereka berlaku juga bagi bahan bakar diesel dan biofuels. Para peneliti mempunyai lima patent yang berhubungan dengan plasmatron. Pelitian tersebut disponsori oleh “DOE Office of Heavy Vehicle Technologies “.