HUJAN ASAM A.
Pengertian Hujan Asam Huja Hujan n asam asam iala ialah h huja hujan n yang yang laru laruta tann nnya ya memi memilk lkii nila nilaii pH diba dibawa wah h 5,0. 5,0. Yang Yang
menyebabkan hujan tersebut dikatakan asam ialah karena kandungan yang terdapat didalamnya yaitu kandungan asam sulfat (H 2SO4) dan asam nitrat (HNO 3) yang menyebabkan nilai pH turun dari posisi normal. Hujan asam pertama kali di kemukakan oleh Robert Angus Smith pada tahun 1852, ia pertama kali menemukannya di kota Manchester, Inggris. yang pada saat itu menjadi salah satu kota terpenting dalam Revolusi Industri. Istilah hujan asam pertama kali digunakan olehnya pada tahun 1872. Secara alamiah, hujan asam ”ringan” terjadi karena air hujan berreaksi dengan Karbon monoksida (CO) yang berada di angkasa, dan memebentuk asam lemah. Hujan asam jenis ini bermanfaat bagi bumi karena dapat membantu melarutkan mineral-mineral di permukaan bumi, yang dibutuhkan oleh tumbuhan dan binatang. Hujan Hujan asam yang ”berat” ”berat” erat kaitannya kaitannya dengan dengan polusi polusi udara. udara. Kita ketahui ketahui bersama bersama bahwa bahwa pada polusi polusi udara, udara, beberap beberapaa kegiata kegiatan n industr industri, i, kendara kendaraan an bermoto bermotor, r, hingga hingga letusan letusan gunung berapi, terdapat berbagai senyawa kimia yang dilepaskan ke udara dan ”mengotori” udara salah satunya adalah Sulfur atau Belerang. Polutan
1
itu terbawa angin jauh jaraknya ke
segenap segenap penjuru penjuru bumi.Isti bumi.Istilah lah hujan hujan asam pertama kali digunak digunakan an Robert Robert Angus Angus Smith Smith pada tahun 1972. Ia menguraikan tentang keadaan di Manchester, sebuah kawasan industri di bagian utara Inggris.
1.
Peny Penyeb ebab ab ter terja jadi diny nya a huj hujan an asa asam m Hujan Hujan asam asam ini pada pada dasarn dasarnya ya merupa merupaka kan n bagia bagian n dari dari peris peristi tiwa wa terja terjadin dinya ya deposisi asam. Deposisi asam terjadi apabila asam sulfat, asam nitrat, atau asam klorida yang ada di atmosfer baik sebagai gas maupun cair terdeposisikan ke tanah, sungai, danau, hutan, lahan pertanian, atau bangunan melalui tetes hujan, kabut, embun, salju,
1
Polutan atau bahan pencemaran adalah bahan/benda yang menyebabkan pencemaran, baik secara langsung maupun tidak langsung, seperti sampah.
atau butiran-butiran cairan ( aerosol ), ataupun jatuh bersama angin. Deposisi asam terdiri dari dua jenis, yaitu deposisi kering dan deposisi basah. Deposisi 2 kering adalah peristiwa terkenanya benda dan molekul hidup oleh asam yang ada dalam udara. Hal ini bisa terjadi di daerah perkotaan, karena adanya pencemaran udara dari lalu lintas yang berat dan daerah yang langsung terkena udara yang tercemar dari pabrik. Dapat pula terjadi di daerah perbukitan yang terkena angin yang membawa udara yang mengandung asam. Deposisi kering biasanya terjadi di tempat dekat sumber pencemaran. Sedangkan deposisi basah ialah turunnya dalam bentuk hujan. Hal ini terjadi apabila asam di dalam udara larut ke dalam butir-butir air di awan. Jika kemudian turun hujan dari awan itu, air hujannya akan bersifat asam. Dalam bahasa Inggris peristiwa ini disebut dengan rain-out . Deposisi basah dapat pula terjadi karena hujan turun melalui udara yang mengandung asam, sehingga asam itu larut ke bumi. Peristiwa ini disebut wash-out .
Awal paling utama penyebab hujan asam adalah revolusi industri di Eropa yang dimulai sekitar awal abad ke 18. Pada saat itu penggunaan bahan bakar batubara dan minyak di eksploitasi secara besar-besaran sebagai sember utama energi untuk mesinmesin. 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. Reaksi pembentukan asam di atmosfer dari prekursor hujan asamnya melalui reaksi katalitis dan photokimia
2. Zat yang terkandung dalam hujan asam Deposisi asam terjadi di lapisan atmosfer terendah, yaitu di troposfer. Asam yang terkandung didalam deposisi asam ialah asam sulfat (H2SO4) dan asam nitrat (NHO3). Keduanya merupakan asam yang sangat kuat. Asam sulfat berasal dari gas SO2 dan asam nitrat, terutama dari gas NOx yang melalui proses fisik dan kimia di udara membentuk keasaman. Proses yang terjadi sangatlah kompleks yang melibatkan proses transportasi dan transformasi. Kontribusi air hujan untuk mengikat zat-zat polutan tersebut membentuk keasaman dalam bentuk senyawa H2SO4 dan NHO3. 2
deposisi adalah (penurunan/pengendapan) asam
B.
Proses terbentuknya hujan asam Ada dua penyebab utama terjadinya hujan asam,yaitu penyebab alami dan akibat ulah
manusia. Contoh penyebab alami hujan asam adalah karena letusan gunung berapi dan kebakaran hutan secara alami. Sedangkan contoh akibat ulah manusia adalah pembakaran bahan bakar fosil yang biasa digunakan dalam industri dan transportasi, semakin meningkat dan berkembangnya sebuah industri dan transportasi maka semakin meningkat pula tingkat penggunaan bahan bakar dan akan meningkatkan polusi dan gas buangan yang dihasilkan. Zat yang berbahaya dan berperan penting dalam proses terjadinya hujan asam adalah zat Sulfur Dioksida (SO 2) dan Nitrogen Oksida (NO x). Sekitar 50% SO2 tersebut terjadi secara alami dan sisanya akibat ulah manusia. Minyak bumi mengandung belerang antara 0,1% sampai 3% dan batu bara 0,4% sampai 5%. Saat minyak bumi tersebut dibakar, belerang tersebut beroksidasi menjadi belerang dioksida (SO2) dan lepas di udara. Oksida belerang itu selanjutnya berubah menjadi asam sulfat (Soemarwoto O, 1992). Menurut Soemarwoto O (1992), 50% NOx terdapat di atmosfer secara alami, dan 50% lagi juga terbentuk akibat kegiatan manusia, terutama akibat pembakaran BBF 3. Pembakaran BBF mengoksidasi 5-50% nitrogen dalam batu bara, 40-50% nitrogen dalam minyak berat dan 100% nitrogen dalam minyak ringan dan gas. Makin tinggi suhu pembakaran, makin banyak pula NOx yang terbentuk. Selain itu NOx juga berasal dari aktifitas jasad renik yang menggunakan senyawa organic yang menggunakan senyawa organik yang mengandung N. oksida N merupakan hasil samping aktifitas jasad renik itu. Di dalam tanah pupuk N yang tidak terserap tumbuhan juga mengalami kimi-fisik dan biologik sehingga menghasilkan N. Karena itu semakin banyak menggunakan pupuk N, makin tinggi pula produksi oksida tersebut. Sumber asam nitrat yang lain adalah ammonia (NH3). Sebenarnya NH3 bersifat basa, tetapi keberadaannya di udara menetralisasi asam dengan pembentukan garam (NH4)2 dan NH4NO3 kemudian dioksidasi menjadi asam nitrat. Sumber utama NH3 adalah pertanian dan peternakan yaitu pupuk dan kotoran ternak.
3
BBF (Bahan Bakar Fosil)
Senyawa-senyawa tersebut akan terkumpul di udara dan akan melakukan perjalanan ribuan kilometer di atmosfer. Hujan asam terjadi ketika gas-gas tersebut di atmosfer bereaksi dengan air, oksigen, dan berbagai zat kimia yang mengandung asam. Sinar matahari meningkatkan kecepatan reaksi mereka. Hasilnya adalah larutan Asam Sulfat dan Asam Nitrat. Untuk mengukur keasaman hujan asam digunakan pH meter. Air murni menunjukkan pH 7,0 air asam memiliki pH kurang dari 7 (0-7), dan air basa menunjukkan pH lebih dari 7 (7-14). Air hujan normal memang agak asam, pH sekitar 5,6 karena Karbon Dioksida (CO2) dan air bereaksi membentuk asam lemah. Jika air hujan memiliki pH dibawah 5,6 maka dianggap sudah tercemari oleh gas mengandung asam di atmosfer. Hujan dikatakan hujan asam jika telah memiliki pH dibawah 5,0. Makin rendah pH air hujan tersebut, makin berat dampaknya bagi mahluk hidup. Berikut gambar yang menunjukkan daur pembentukkan hujan asam yang disebabkan oleh emisi gas industri.
Gambar . daur perjalanan hujan asam
1. 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.
2. 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 garamgaram 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.
C. 4
Dampak hujan asam
Ammonia adalah senyawa dari nitrogen dan hidrogen dengan rumus NH
3
4
Hujan asam memiliki dampak tidak hanya pada lingkungan biotik, namun juga pada lingkungan abiotik, antara lain :
1. Danau Kelebihan zat asam pada danau akan mengakibatkan sedikitnya species yang bertahan. Jenis Plankton 5 dan invertebrate merupakan mahkluk yang paling pertama mati akibat pengaruh pengasaman. Apa yang terjadi jika didanau memiliki pH dibawah 5, lebih dari 75 % dari spesies ikan akan hilang (Anonim, 2002). Ini disebabkan oleh pengaruh rantai makanan, yang secara signifikan berdampak pada keberlangsungan suatu ekosistem. Tidak semua danau yang terkena hujan asam akan menjadi pengasaman, dimana telah ditemukan jenis batuan dan tanah yang dapat membantu menetralkan keasaman.
2. Tanah Pada tanah, hujan asam akan menghilangkan nutrisi yang dibutuhkan dari tanah. Hujan asam juga dapat membebaskan senyawa-senyawa beracun ditanah seperti alumunium dan mercuri, yang secara alamiah berada di tanah. Senyawa beracun tersebut dapat mengkontaminasi aliran air sungai dan air tanah sehingga meracuni tumbuhtumbuhan disekitarnya. Akan tetapi sebagian besar tanah termasuk jenis alkali dan dapat menetralisir asam secara tidak langsung. Akan tetapi lahan pertanian pada dataran tinggi dan pegunungan dapat terkena dampak hujan asam. Lapisan tanah yang tipis kurang mampu menetralisir asam. Petani dapat mencegah kerusakan tanaman dari asam dengan cara menambahkan serpihan batu kapur untuk menetralisir asam. Atau bila sejumlah besar nutrisi telah hilang karena hujan asam, petani dapat menambahkan pupuk yang kaya akan nutrisi.
3. Tumbuhan dan Hewan Bila tanaman terkena hujan asam, maka lapisan lilin pada daun akan rusak. Hal ini mengakibatkan nutrisi yang dikandung tanaman akan hilang. Tanaman akhirnya 5
Plankton didefinisikan sebagai organisme hanyut apapun yang hidup dalam zona pelagik (bagian atas) samudera, laut, dan badan air tawar.
mudah rusak, terkena penyakit dan akhirnya mati karena tidak tahan terhadap udara, jamur atau serangga. Sebagaimana tumbuhan, hewan juga memiliki ambang toleransi terhadap hujan asam. Spesies hewan tanah yang mikroskopis akan langsung mati saat pH tanah meningkat karena sifat hewan mikroskopis adalah sangat spesifik dan rentan terhadap perubahan lingkungan yang ekstrim. Spesies hewan yang lain juga akan terancam karena jumlah produsen (tumbuhan) semakin sedikit. Berbagai penyakit juga akan terjadi pada hewan karena kulitnya terkena air dengan keasaman tinggi. Hal ini jelas akan menyebabkan kepunahan spesies.
4. Kesehatan Manusia Dampak deposisi asam terhadap kesehatan telah banyak diteliti, namun belum ada yang nyata berhubungan langsung dengan pencemaran udara khususnya oleh senyawa Nox dan SOx. Kesulitan yang dihadapi dkarenakan banyaknya
faktor yang
mempengaruhi kesehatan seseorang, termasuk faktor kepekaan seseorang terhadap pencemaran yang terjadi. Misalnya balita, orang berusia lanjut, orang dengan status gizi buruk relatif lebih rentan terhadap pencemaran udara dibandingkan dengan orang yang sehat. Berdasarkan hasil penelitian, sulphur dioxide yang dihasilkan oleh hujan asam juga dapat bereaksi secara kimia didalam udara, dengan terbentuknya partikel halus suphate, yang mana partikel halus ini akan mengikat dalam paru-paru yang akan menyebabkan penyakit pernapasan. Selain itu juga dapat mempertinggi resiko terkena kanker kulit karena senyawa sulfat dan nitrat mengalami kontak langsung dengan kulit.
5. Korosi Hujan asam juga dapat mempercepat proses pengkaratan dari beberapa material seperti batu kapur, pasirbesi, marmer, batu pada diding beton serta logam. Ancaman serius juga dapat terjadi pada bagunan tua serta monument termasuk candi dan patung. Hujan asam dapat merusak batuan sebab akan melarutkan kalsium karbonat, meninggalkan kristal pada batuan yang telah menguap. Seperti halnya sifat kristal semakin banyak akan merusak batuan.
a. Korosi pada kendaraan bermotor Hujan asam membuat sesuatu yang terbuat dari besi menjadi lebih mudah berkarat. Asam merupakan salah satu larutan elektrolit dan larutan elektrolit lebih cepat bereaksi daripada larutan non-elektrolit. Pada sebagian besar industri sepeda motor, jelas hujan asam sangat merugikan. Rangka dan roda yang terbuat bahan utama berupa besi. Selain itu komponen mesin motor penggerak juga terbuat dari logam tidak tutup kemungkinan terjadinya pengkorosian. Pengguna sepeda terutama pada Negara-negara berkembang dirugikan dengan pH asam yang disebabkan oleh hujan asam. Negara maju seperti Jerman dengan industri mobilnya yang sangat maju telah mengantisipasi terjadinya korosi pada mobil-mobil baru seperti Porsche ataupun Lamborghini dengan material penyusun yang sudah dikembangkan. Lain halnya pada penikmat mobil tua seperti Volkswagen 6, atau mobil-mobil antik bersejarah sisa perang. Ancaman terjadinya korosi selalu mengancam.
b. Korosi pada bangunan tua Hujan asam juga menyebabkan mengeroposnya bangunan-bangunan yang mengandung kalsium. Hal ini disebabkan karena asam dapat dengan mudah bereaksi dengan kalsium (Ca). Deposisi asam baik basa maupun kering dapat merusak bangunan yang terbuat dari batu, logam, atau material lain, bila diletakkan di area terbuka dalam waktu yang lama. Kerusakan akibat korosi ini bernilai mahal apalagi bila terjadi pada kota-kota bersejarah. Kuil-kuil di Athena, Yunani, dan Tajmahal di India kini mulai rusak akibat polusi asam. D.
Meminimalisir dampak hujan asam Usaha untuk mengendalikan hujan asam ialah menggunakan bahan bakar yang
mengandung sedikit zat pencemar, menghindari terbentuknya zat pencemar saat terjadinya pembakaran, menangkap zat pencemar dari gas buangan dan penghematan energi.
1. Bahan bakar dengan kandungan belerang rendah 6
Volkswagen (disingkat VW) adalah salah satu produsen mobil terbesar di dunia. Perusahaan ini bertempat di Wolfsburg , Niedersachsen , Jerman
Kandungan belerang dalam bahan bakar bervariasi. Masalahnya ialah sampai saat ini Indonesia sangat tergantung dengan minyak bumi dan batubara, sedangkan minyak bumi merupakan sumber bahan bakar dengan kandungan belerang yang tinggi. Penggunaan gas asalm akan mengurangi emisi zat pembentuk asam, akan tetapi kebocoran gas ini dapat menambah emisi metan. Usaha lain yaitu dengan menggunakan bahan bakar non-belerang misalnya metanol, etanol dan hidrogen. Akan tetapi penggantian jenis bahan bakar ini haruslah dilakukan dengan hati-hati, jika tidak akan menimbulkan masalah yang lain. Misalnya pembakaran metanol menghasilkan dua sampai lima kali formaldehide 7 daripada pembakaran bensin. Zat ini mempunyai sifat karsinogenik (pemicu kanker).
2. Mengurangi kandungan belerang sebelum pembakaran Kadar belarang dalam bahan bakar dapat dikurangi dengan menggunakan teknologi tertentu. Dalam proses produksi, misalnya batubara, batubara diasanya dicuci untukk membersihkan batubara dari pasir, tanah dan kotoran lain, serta mengurangi kadar belerang yang berupa pirit (belerang dalam bentuk besi sulfide) sampai 50-90% (Soemarwoto, 1992).
3. Pengendalian pencemaran selama pembakaran Beberapa teknologi untuk mengurangi emisi SO2 dan Nox pada waktu pembakaran telah dikembangkan. Slah satu teknologi ialah lime injection in multiple burners (LIMB). Dengan teknologi ini, emisi SO2 dapat dikurangi sampai 80% dan NOx 50%. Caranya dengan menginjeksikan kapur dalam dapur pembakaran dan suhu pembakaran diturunkan dengan alat pembakar khusus. Kapur akan bereaksi dengan belerang dan membentuk gipsum (kalsium sulfat dihidrat). Penuruna suhu mengakibatkan penurunan pembentukan Nox baik dari nitrogen yang ada dalam bahan bakar maupun dari nitrogen udara. Pemisahan polutan dapat dilakukan menggunakan penyerap batu kapur atau Ca(OH)2. Gas buang dari cerobong dimasukkan ke dalam fasilitas FGD. Ke dalam alat 7
Formaldehida (nama sistematis: metanal) adalah senyawa organik dengan rumus CH O.
2
ini kemudian disemprotkan udara sehingga SO2 dalam gas buang teroksidasi oleh oksigen menjadi SO3. Gas buang selanjutnya "didinginkan" dengan air, sehingga SO3 bereaksi dengan air (H2O) membentuk asam sulfat (H2SO4). Asam sulfat selanjutnya direaksikan dengan Ca(OH)2 sehingga diperoleh hasil pemisahan berupa gipsum (gypsum). Gas buang yang keluar dari sistem FGD sudah terbebas dari oksida sulfur. Hasil samping proses FGD disebut gypsum sintesis karena memiliki senyawa kimia yang sama dengan gypsum alam.
4. Pengendalian setelah pembakaran Zat pencemar juga dapat dikurangi dengan gas ilmiah hasil pembakaran. Teknologi yang sudah banyak dipakai ialah fle gas desulfurization (FGD) (Akhadi, 2000. Prinsip teknologi ini ialah untuk mengikat SO2 di dalam gas limbah di cerobong asap dengan absorben, yang disebut scubbing (Sudrajad, 2006). Dengan cara ini 70-95% SO2 yang terbentuk dapat diikat. Kerugian dari cara ini ialah terbentuknya limbah. Akan tetapi limbah itu dapat pula diubah menjadi gipsum yang dapat digunakan dalam berbagai industri. Cara lain ialah dengan menggunakan amonia sebagai zat pengikatnya sehingga limbah yang dihasilkan dapat dipergunakan sebagi pupuk. Selain dapat mengurangi sumber polutan penyebab hujan asam, gipsum yang dihasilkan melalui proses FGD ternyata juga memiliki nilai ekonomi karena dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, misal untuk bahan bangunan. Sebagai bahan bangunan, gipsum tampil dalam bentuk papan gipsum (gypsum boards) yang umumnya dipakai sebagai plafon atau langit-langit rumah (ceiling boards), dinding penyekat atau pemisah ruangan (partition boards) dan pelapis dinding (wall boards). Amerika Serikat merupakan negara perintis dalam memproduksi gipsum sintetis ini. Pabrik wall board dari gipsum sintetis yang pertama di AS didirikan oleh Standard Gypsum LLC mulai November tahun 1997 lalu. Lokasi pabriknya berdekatan dengan stasiun pembangkit listrik Tennessee Valley Authority (TVA) di Cumberland yang berkapasitas 2600 megawatt. Produksi gipsum sintetis merupakan suatu terobosan yang mampu mengubah bahan buangan yang mencemari lingkungan menjadi suatu produk baru yang bernilai ekonomi. Sebagai bahan wallboard, gipsum sintetis yang diproduksi secara benar ternyata
memiliki kualitas yang lebih baik dibandingkan gipsum yang diperoleh dari penambangan. Gipsum hasil proses FGD ini memiliki ukuran butiran yang seragam. Mengingat dampak positifnya cukup besar, tidak mustahil suatu saat nanti, setiap PLTU batu bara akan dilengkapi dengan pabrik gypsum sintesis.
5. Mengaplikasikan prinsip 3R (Reuse, Recycle, Reduce) Hendaknya prinsip ini dijadikan landasan saat memproduksi suatu barang, dimana produk itu harus dapat digunakan kembali atau dapat didaur ulang sehingga jumlah sampah atau limbah yang dihasilkan dapat dikurangi. Teknologi yang digunakan juga harus diperhatikan, teknologi yang berpotensi mengeluarkan emisi hendaknya diganti dengan teknologi yang lebih baik dan bersifat ramah lingkungan. Hal ini juga berkaitan dengan perubahan gaya hidup, kita sering kali berlomba membeli kendaraan pribadi, padahal transportasilah yang merupakan penyebab tertinggi pencemaran udara. Oleh karena itu kita harus memenuhi kadar baku mutu emisi, baik di industri maupun transportasi.
