Transcript Environmental Design for Atmospheric Emissions

Environmental Design for
Atmospheric Emissions
1. POLUSI ATMOSFIR





Ada beberapa jenis emisi ke dalam atmosfir dan ini dapat
dikarakterisasikan :
 partikulat (padatan atau cairan),
 uap dan gas.
Secara umum, pengendalian emisi di atmosfir sangat sulit sebab mayoritas
emisi berasal dari sumber-sumber yang kecil yang sulit untuk diatur dan
dikendalikan.
Pembuat peraturan hanya mengendalikan emisi dari sumber-sumber yang
cukup besar untuk melakukan pemantauan dan pemeriksaan.
Emisi-emisi di industri merupakan perhatian utama dalam emisi atmosfir.
Sifat-sifat fisik bahan kimia, dapat berujud :
 Gas,
 uap (gas dari bentuk padat/cair),
 debu (partikel padat),
 kabut (cairan halus di udara),
 fume (kondensasi partikel padat),
 awan (partikel cair kondensasi dari fase gas),
 asap (partikel zat karbon).
1.
PM10
Bahan partikel dengan ukuran diameter kurang dari 10 µm
• terbentuk sebagai hasil samping proses pembakaran yang tidak
sempurna dan lewat reaksi antara polutan-polutan gas di atmosfir
• merupakan masalah utama karena menyebabkan kerusakan pada
sistem pernafasan makhluk hidup
•
2.
PM 2.5
•
•
•
3.
O3
•
•
•
Bahan partikel dengan ukuran diameter kurang dari 2.5 µm,
terbentuk dengan cara yang sama dengan PM10,
dapat melakukan penetrasi lebih dalam ke dalam sistem pernafasan
makhluk hidup dari pada PM10.
- Ozone
merupakan senyawa yang sangat reaktif yang ada dalam lapisan atas
atmosfir (stratosfir) dan di bawah atmosfir (troposfir).
Ozon merupakan senyawa yang sangat vital di stratosfir,
keberadaannya di lapisan bawah sangat berbahaya terhadap
kesehatan makhluk hidup dan menyumbang pembentukan polutanpolutan lain.
4.
VOCs – Volatile Organic Carbons,
•
•
•
•
5.
bentuk lain senyawa karbon (tidak termasuk karbon monoksida,
karbon dioksida, asam karbonat, karbida atau karbonat logam
dan ammonium karbonat)
mengendap di atmosfir karena reaksi fotokimia.
prekursor terhadap produksi ozon pada lapisan bawah dan
berbagai polutan-polutan fotokimia dan
komponen utama dalam pembentukan smog lewat reaksi
fotokimia.
SOx - Oksida belerang (SO2 dan SO3 )
•
•
terbentuk karena pembakaran bahan bakar yang mengandung
belerang
sebagai produk samping industri-industri kimia
6. NOx - Oksida nitrogen (utamanya NO dan NO2)
terbentuk dari proses pembakaran dan
• sebagai produk samping industri-industri kimia.
•
7. CO – Karbon monoksida
terbentuk karena pembakaran bahan bakar yang tidak
sempurna dan
• sebagai produk samping industri-industri kimia.
•
8. CO2 – Karbon dioksida
•
•
terbentuk utamanya oleh pembakaran bahan bakar
juga sebagai produk samping industri-industri kimia.
Ada 4 masalah utama berhubungan dengan emisi-emisi atmosfir.
1. Kabut perkotaan (Urban smog).
 Kabut perkotaan umumnya ditemukan dalam kota-kota modern
terutama jika udara terjebak dalam suatu kolam (basin). Hal ini dapat
diamati sebagai udara yang berwarna kecoklatan. Pembentukan kabut
kota melalui reaksi komplek fotokimia yang dapat dikarakterkan :
VOCs + NO + O2 → O3 + polutan fotokimia yang lain.
 Polutan fotokimia seperti Ozon, aldehid dan peroxynitrat seperti
peroksietanoyl (atau proeksiacetyl) nitrat (PAN) terbentuk.

 Ozon dan polutan fotokimia yang lain mempunyai efek yang berbahaya
pada organisma hidup dan pada struktur bangunan. Polutan-polutan ini
pada kadar tinggi dapat menyebabkan kesulitan bernafas dan
membawa penyakit asma pada manusia.
 Musim hangat dan udara yang tidak bergerak akan mengakibatkan
masalah menjadi lebih buruk.
 Adanya penambahan VOCs dan NOx, masalah kabut kota menjadi lebih
jelek dengan adanya emisi-emisi partikulat dan karbon monoksida dari
pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna.
hf
2. Hujan Asam (Acid rain).
Hujan alami (tidak terpolusi) bersifat asam dengan pH antara 56 yang disebabkan oleh asam karbonat dari pelarutan karbon
dioksida dan belerang dan asam sulfat dari emisi alami SOx dan
H2S.
Aktivitas manusia dapat mengurnagi pH sangat signifikan
sampai 2-4 pada kasus yang ekstrim terutama oleh emisi oksida
belerang. Disebabkan polusi atmosfir dan awan melintas untuk
jarak yang jauh, hujan asam bukan merupakan masalah lokal
karena akan muncul untuk lintasan yang jauh dari sumber.
Masalah yang terkait dengan hujan asam antara lain :
kerusakan terhadap tanaman hidup
keasaman air, yang mengakibatkan kematian danau dan
sungai, kehilangan kehidupan akuatik dan kemungkinan
kerusakan terhadap penyediaan air manusia
korosi bangunan, yang terbuat dari kapur (marble) dan
bangunan beton.
3.
Kerusakan lapisan Ozon (Ozone
layer
destruction).
 Lapisan atas atmosfir adalah lapisan yang kaya ozon
sementara ozon di lapisan bawah sangat berbahaya.
 Ozon
di lapisan atas atas atmosfir sangat penting
karena akan menyerap sejumlah besar sinar
ultraviolet kalau tidak akan mencapai permukaan
bumi.
 Kerusakan
ozon dikatalisis oleh oksida nitrogen pada
lapisan atas atmosfir.
NO· + O3 NO2·+ O2
NO2·+ O  NO· + O2
NO2· ---(hf) NO· + O
Kerusakan juga dimulai oleh senyawa-senyawa halocarbon tertentu :
CCl2F2 ---(hf) · CClF2 + Cl·
Cl· + O3  ClO· + O2
ClO· + O  Cl· + O2
 Cl· kemudian dapat bereaksi lebih jauh dengan ozon.
 Kerusakan ozon mengakibatkan kenampakan lubang ozon di atas Kutub Utara
dan Selatan di mana lapisan ozon menjadi lebih tipis.
 Ukuran lubang ozon bervariasi selama setahun tetapi kebradaannya
memerlukan untuk mengurangi polutan-polutan yang merusak lapisan ozon.
 Hasil kerusakan lapisan ozon akan meningkatkan sinar ultraviolet mencapai
bumi, akan mengakibatkan peningkatan kanker kulit yang potensial dan
membahayakan spesies kutub.
 Hal ini merupakan efek global yang memerlukan penyelesaian global.
4. Efek rumah kaca (The Greenhouse effect).

Gas-gas seperti : CO2, CH4, dan H2O ada dalam konsentrasi rendah di
atmosfir bumi.

Gas-gas ini mengurangi emisivitas bumi dan memantulkan beberapa radiasi
panas oleh bumi. Sehingga, efek adalah menciptakan selimut (blanket)
untuk menjaga bumi lebih hangat.

Masalah muncul terutama dari pembakaran bahan bakar fosil dan
pematangan lahan dengan pembakaran. Hasilnya adalah meningkatnya
suhu global, mencairnya es di kutub dan glasier, peningkatan muka air laut,
pembentukan area padang pasir, meningkatnya ketidak teraturan cuaca
dan perubahan arus lautan.

Merupakan masalah global yang memerlukan penyelesaian global.

Ketika menerapkan peraturan terhadap emisi atmosfir, otoritas pembuat
peraturan dapat mengendalikan emisi dari titik secara tersendiri atau
gabungan seluruh pengeluaran secara bersama.
 Satu
2.SUMBER POLUSI ATMOSFIR
masalah utama emisi atmosfir adalah jumlah sumber yang potensial.
 Emisi padatan muncul dari :







Pembakaran tak sempurna atau debu bahan bakar dari furnace, boiler, dan
oksidasi panas
Pembakaran tak sempurna di flares
Operasi pengeringan padatan
Kiln yang digunakan untuk pengolahan padatan suhu tinggi
Pabrik logam
Operasi penghancuran dan penghalusan padatan
Operasi penanganan padatan secara terbuka, dll
 Emisi uap bahkan lebih sulit dengan sumber :
 Vent kondensor
 Ventilasi pipa dan bejana
 pembuangan gas inert pipa dan bejana
 Pembuangan gas buang ke atmosfir
 Operasi pengeringan
 Pembakaran tak sempurna bahan bakar di tungku, boiler, oksidasi panas












Pembakaran tak sempurna bahan bakar di tungku, boiler,
oksidasi panas
Pembakaran tak sempurna di flares
Penerapan pelapisan permukaan dengan solven
Operasi terbuka : filters, bejana mixing, mengakibatkan
penguapan senyawa organik volatil
Pengosongan dan pengisian drum mengakibatkan penguapan
senyawa organik volatil
Pembuangan senyawa organik volatil
Ventilasi proses pabrik dari bangunan yang memproses
senyawa organik volatil
Pembebanan dan pencucian tangki penyimpan
Pembebanan dan pencucian jalan raya, rel KA dan tangki
penampung (barge tank)
Emisi lepasan gasket dan seal poros
Emisi lepasan dari sewers and effluent treatment
Emisi lepasan dari titik sampling proses, dan lain-lain
Di
pabrik besar, pengurangan signifikan emisi VOC dapat
dibuat dengan pengendalian sumber utama, seperti : tank
venting, kondensor, buangan (purges), dengan pemeriksaan
dan perawatan gaskets dan seal poros.
Volume terbesar emisi atmosfir dari proses pabrik terjadi dari
pembakaran yang menghasilkan emisi :




furnaces, boilers and thermal oxidizers
gas turbine exhausts
flares
process operations where coke needs to be removed from catalysts
(e.g. fluid catalytic cracking regeneration in refineries), and so on.
Juga
emisi-emisi gas dari pembakaran bahan bakar, emisi gas
juga dihasilkan oleh produksi kimia, contoh :



SOx dari produksi asam sulfat,
NOx dari produksi asam nitrat,
HCl dari reaksi khlorinasi, dan lain-lain.
3. PENGENDALIAN EMISI PADATAN PARTIKULAT KE
ATMOSFIR
Pemilihan peralatan untuk mengolah emisi
partikel padat ke atmosfir tergantung
pada sejumlah faktor :
• distribusi ukuran partikel yang akan
dipisahkan
• beban partikel
• gas yang lewat
• penurunan tekanan yang diijinkan
• suhu.
Terdapat peralatan dengan kisaran yang
luas
untuk
mengendalikan
emisi
padatan partikel.
1. Gravity settlers.
 Mengumpulkan partikel kasar dan
bisa digunakan sebaga pre-filter
 Ukuran partikel > 100 µm dapat
disisihkan
Peralatan
Ukuran
(µm)
 Settling
chambers
>100
 Inertial
separators
>50
 Cyclones
>5
 Scrubbers
>3
 Venturi
>0.3
 Bag
scrubbers
filters
 Electrostatic
precipitators
>0.1
>0.001
Gravity Settler
2. Inertial collectors.
 Partikel akan memberikan momentum ke bawah untuk
menambah pengendapan
 Ukuran partikel lebih besar 50 µm
3. Cyclones.
 Dapat digunakan sebagai prefilters.
 Gas masuk secara tangensial dan berputar ke bawah dan ke
dalam sampai ke luar pada ujung unit
 Partikel turun secara radial ke luar dinding dengan gaya
sentrifugal dan ke luar pada dasar unit
 Digunakan untuk kondisi pembebanan yang tinggi
 Murah, peralatannya sederhana, murah perawatannya
 Masalah timbul : jika memisahkan bahan yang mudah
melekat pada dinding
Inertial Separator
4. Scrubbers.
 Kontak cairan dan gas-partikel dan masuknya partikel ke
dalam cairan
 Dapat digunakan untuk mengambil gas seperti polutan
partikulat
 Gas harus didinginkan sebelum masuk ke scrubber
5. Bag filters.
 Metoda umum untuk memisahkan material partikulat dari
gas
 Digunakan cloth or felt filter
 Sesuai untuk kondisi beban debu tinggi
 Effisiensi tinggi tetapi penurunan tekanan juga tinggi
Scrubber
6. Electrostatic precipitators.
 Untuk mengumpulkan partikel halus dengan efisiensi
yang tinggi
 Penurunan tekanan yang rendah diperlukan
 Partikel dalam gas masuk ke sejumlah pipa atau
melewati plat paralel
 Partikulat dimuati dengan muatan yang berlawanan
dengan pipa atau plat
 Partikulat akan mengendap pada permukaan plat atau
dinding pipa
 Dinding scr mekanik discrap (periodik) untuk mengambil
akumulasi lapisan debu