Oleh : Agung Nugroho
Emisi NOx dan SOx merupakan emisi utama dari kendaraan bermotor dan angkutan barang seperti kapal laut. Dalam tulisan ini akan dijelaskan beberapa regulasi yang diberlakukan untuk mengurangi pencemaran udara di dunia dan di Indonesia serta penjelasan teknologi terbaru dalam mengurangi kedua emisi ini.
1. Beberapa Regulasi Tentang Pencemaran Udara
Di bawah ini dijelaskan beberapa regulasi (keputusan menteri) yang diberlakukan di Indonesia dan di beberapa Negara mengenai batasan pencemaran udara.
A. Regulasi oleh KLH Indonesia
Kementerian Lingkungan Hidup Republik Indonesia telah mengeluarkan beberapa regulasi dalam hal ini keputusan menteri yang berkaitan tentang baku mutu emisi di tanah air. Antaranya adalah Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 13 tahun 1995 tentang Baku Mutu Emisi Sumber Tidak Bergerak dan Keputusan Menteri No. 141 tahun 2003 dan No. 35 tahun 1993 tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor. Dalam regulasi itu dapat dicatat beberapa hal seperti dalam table di bawah ini [2]:
Kendaraan kategori M dan N berbahan bakar bensin
Yaitu kendaraan penumpang orang dan barang . Untuk kategori kendaraan ini ditetapkan bahwa untuk kendaraan ≤ 2.5 ton dan penumpang ≤ 5 ditetapkan HC + NOx sebesar 0.5 gr/km. Kendaraan penumpang > 2.5 ton dan barang ≤ 3.5 ton tempat duduk 6-8 ditetapkan sebagai berikut: Kelas I RM (Reference Mass; berat kosong kendaraan + 100 kg massa) ≤ 1250 kg HC + NOx sebesar 0.5 gr/km, Kelas II 1250 kg
Kendaraan kategori M dan N berbahan bakar minyak diesel
Untuk kendaraan ≤ 2.5 ton dan penumpang ≤5 ditetapkan HC + NOx sebesar 0.7 gr/km. Kendaraan penumpang > 2.5 ton dan barang ≤ 3.5 ton tempat duduk 6-8 ditetapkan sebagai berikut: Kelas I RM (Reference Mass; berat kosong kendaraan + 100 kg massa) ≤ 1250 kg HC + NOx sebesar 0.7 gr/km, Kelas II 1250 kg
Kendaraan kategori M, N, dan O
Kendaraan angkutan orang > 8 orang sampai 5 ton dan angkutan barang 3.5 ??12 ton serta kendaran gandeng/penarik/tempel 3.5 ton lebih ditetapkan CO sebesar 4.0 gr/kWh, sementara HC+NOx sebesar 7.0 gr/kWh
B. Regulasi oleh EPA
Environmental Protection Agency (EPA) adalah badan pengawas pencemaran udara yang dibentuk oleh pemerintah Amerika Serikat. Tujuan dari organisasi ini adalah untuk menjaga agar udara dan lingkungan di negara ini menjadi bersih. Tugas badan ini adalah sebagai penyusun kebijakan yang berkaitan dengan lingkungan dan juga sebagai pusat informasi dan pendidikan di bidang lingkungan. Tabel 3. di bawah ini memperlihatkan peraturan yang dikeluarkan oleh EPA untuk motor penggerak di kapal dengan daya lebih dari 560KW. Peraturan lain dapat dilihat dan dipelajari lebih lanjut dalam situs EPA di http://www.epa.gov [4]
C. Regulasi oleh IMO
International Maritime Organization (IMO) mengatur standar minimum emisi NOx dan SOx dalam ANNEX VI regulasi 13 dan 14 [1]. Regulasi 13 menjelaskan batasan emisi NOx dari kapal seperti di bawah ini :
Dengan ketentuan sebagai berikut:
1. Peraturan ini berlaku untuk:
- Masing-masing kapal dengan daya output 130 KW yang dipasang pada kapal yang dibangun setelah 1 Januari 2000.
- Setiap mesin diesel dengan daya output 130 KW yang telah dikonvensikan setelah 1 Januari 2000.
2. Peraturan ini tidak berlaku untuk:
- Mesin yang dalam keadaan darurat, mesin yang dipasang pada sekoci penyelamat ataupun disemua peralatan untuk keadaan bahaya.
- Mesin yang diletakkan pada kapal yang memiliki pelayaran yang terbatas, atau kapal tersebut telah memiliki bendera dari administrasi dalam mengendalikan emisi NOx.
Sementara itu regulasi 14 yang berisi peraturan tentang batasan emisi SOx menjelaskan:
1. Kandungan sulfur di dalam bahan bakar yang digunakan pada kapal tidak boleh melebihi 4.5% m/m
2. Kandungan emisi SOx yang ada di kapal harus tetap dikontrol pada saat kondisi: kandungan emisi gas buang yang dikeluarkan oleh kapal tidak boleh lebih dari 1.5% m/m, dan total emisi yang dikeluarkan dari mesin hasil proses pembakaran dari setiap mesin diesel tidak boleh lebih dari 6 g SOx/kWh atau lebih sedikit dari berat emisi SO2.
2. Metode Utama dalam Mengurangi Emisi NOx
Di bawah ini dijelaskan beberapa teknik dalam mengurangi emisi NOx:
Penggunaan Bahan Bakar Rendah Nitrogen
Penurunan kadar nitrogen dalam bahan bakar akan secara otomatis mengurangi pembentukan emisi NOx. Karena tidak mudah untuk mengurangi begitu saja nilai nitrogen dalam bahan bakar, karenanya alternatif lain adalah penggunaan bahan bakar metanol yang bebas nitrogen.
Emulsi
Penggunaan air yang dicampurkan dalam bahan bakar saat ini telah banyak dilakukan. Penggunaan bahan bakar campuran ini dapat mengurangi emisi NOx karena terjadinya proses ledakan mikro (micro explosion) dalam proses pembakaran. Ledakan mikro ini terajdi karena perbedaan titik didih antara kedua fluida.
Humidifikasi
Proses humidifikasi adalah dengan menyemprotkan air ke dalam aliran udara masuk pada motor penggerak. Tujuan dari teknik ini adalah untuk menurunkan suhu udara yang masuk kedalam ruang bakar yang pada akhirnya temperature pembakaran dapat diturunkan. Teknik ini diketahui dapat menurunkan emisi NOx sampai 50%.
Miller System
Teknik ini dilakukan pertama kali oleh pabrik mesin Wartsila-NSD Sulzer yaitu pada saat proses langkah hisap waktu terbukanya katup hisap diatur sedemikian mungkin lebih lama agar kompresi rasio dapat diturunkan. Dengan teknik ini akan diperoleh penurunan temperatur udara dan tekanan udara saat proses pembakaran sehingga NOx dapat diturunkan. Penurunan dengan penggunaan sistem ini mencapai 20%. Sistem ini semakin populer diterapkan terutama bagi motor penggerak yang menggunakan turbocharger.
3. Metode Utama dalam Mengurangi Emisi SOx dari Motor Diesel
Mengontrol batasan kandungan sulphur dalam bahan bakar
MARPOL ANNEX VI mengamanatkan batasan kandungan sulphur dalam bahan bakar untuk penggerak di kapal dan industri sebesar 4.5% m/m. Begitu juga EU membatasi batasan sulphur bagi motor diesel di jalan raya sebesar 0.05%m/m (500 ppm). Bahkan di masa mendatang akan lebih diturunkan menjadi 350 ppm atau bahkan 50 ppm. Umumnya kandungan sulphur minyak mentah adalah antara 0.1 sampai 5 %, sehingga untuk menurunkan kandungannya akan tergantung dari sumber dan cara pengolahan minyak mentah itu sendiri. Dalam pemakaian saat ini bahan bakar residu umumnya memiliki kandungan sulphur antara 1.5-3.5% m/m. Kecuali untuk kawsan-kawasan tertentu yang lebih ketat dalam pengawasan pemakaian bahan bakar bagi penggerak utama.
De-sulphurisation
De-sulphurisation adalah proses pengolahan kembali produk bahan bakar untuk mengurangi kandungan sulphurnya. Walau proses ini membutuhkan biaya yg tinggi namun ada keuntungan yang diperoleh dari proses ini yaitu didapatkannya sulphur untuk membantu proses industri terkait, misal industri detergen, pulp, kulit dan lain sebagainya.
4. Metode Sekunder Pengurangan Emisi NOx dan SOx
Metode sekunder pengurangan emisi ini ditujukan lebih kepada memberikan efek positip kepada lingkungan secara keseluruhan. Efek positip yang diperoleh dari penurunan emisi yang dihasilkan dari metode ini tidak boleh memberikan beban kepada lingkungan lain seperti adanya sampah material dari produksi /proses yang dilakukan. Kontrol emisi dengan menggunakan metode sekunder ini banyak dilakukan pada sektor industri dan juga perkapalan disebabkan oleh semakin ketatnya regulasi lingkungan. Berikut 2 macam metode sekunder yang saat ini banyak diterapkan:
1. Selective Catalytic Reduction (SCR) untuk mengurangi emisi NOx
Prinsip utama sistem Selective Catalytic Reduction(SCR) adalah penggunaan urea ((NH2)2CO) atau amoniak (NH3). Bahan ini diinjeksikan ke dalam aliran gas buang, dan NOx akan berubah menjadi N2 dan uap air. Reaksi kimia yang terjadi seperti tertera di bawah ini:
2NO + 2NH3 + 1/2O2 ⇒ 2N2 + 3H2O
6NO2 + 8NH3 ⇒ 7N2 + 12H2O
Efisiensi dari sistem SCR ini sangat berarti untuk mengurangi emisi NOx yaitu sebesar 90-95% dan menghasilkan nitrogen dan uap air yang tidak berbahaya bagi lingkungan.
2.Seawater Exhaust Gas Scrubber untuk mengurangi emisi SOx
Prinsip utama sistem ini adalah mendinginkan gas buang sampai pada titik embun dari gas buang tersebut dan mengakibatkan terjadinya kondensasi pada SOx. Saat terjadinya pendinginan akibat kontak gas buang dengan air laut, dimana air laut adalah asam natural dengan pH 8.1, terjadi kombinasi kerja yaitu netralisasi dan pengenceran gas buang. Sistem ini awalnya banyak digunakan sebagai sistem untuk de-sulphurisasi dalam industri, namun saat ini banyak digunakan untuk aplikasi penurunan SOx di kapal. Dalam suatu kasus, emisi SOx menurun dari 497 ppm menjadi 48 ppm dengan pH water scrubber menurun dari 8.01 menjadi 2.95, dari sifat basa menjadi sifat asam [5].
Daftar Pustaka
1. Beberapa Regulasi Tentang Pencemaran Udara
Di bawah ini dijelaskan beberapa regulasi (keputusan menteri) yang diberlakukan di Indonesia dan di beberapa Negara mengenai batasan pencemaran udara.
A. Regulasi oleh KLH Indonesia
Kementerian Lingkungan Hidup Republik Indonesia telah mengeluarkan beberapa regulasi dalam hal ini keputusan menteri yang berkaitan tentang baku mutu emisi di tanah air. Antaranya adalah Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 13 tahun 1995 tentang Baku Mutu Emisi Sumber Tidak Bergerak dan Keputusan Menteri No. 141 tahun 2003 dan No. 35 tahun 1993 tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor. Dalam regulasi itu dapat dicatat beberapa hal seperti dalam table di bawah ini [2]:
Kendaraan kategori M dan N berbahan bakar bensin
Yaitu kendaraan penumpang orang dan barang . Untuk kategori kendaraan ini ditetapkan bahwa untuk kendaraan ≤ 2.5 ton dan penumpang ≤ 5 ditetapkan HC + NOx sebesar 0.5 gr/km. Kendaraan penumpang > 2.5 ton dan barang ≤ 3.5 ton tempat duduk 6-8 ditetapkan sebagai berikut: Kelas I RM (Reference Mass; berat kosong kendaraan + 100 kg massa) ≤ 1250 kg HC + NOx sebesar 0.5 gr/km, Kelas II 1250 kg
Kendaraan kategori M dan N berbahan bakar minyak diesel
Untuk kendaraan ≤ 2.5 ton dan penumpang ≤5 ditetapkan HC + NOx sebesar 0.7 gr/km. Kendaraan penumpang > 2.5 ton dan barang ≤ 3.5 ton tempat duduk 6-8 ditetapkan sebagai berikut: Kelas I RM (Reference Mass; berat kosong kendaraan + 100 kg massa) ≤ 1250 kg HC + NOx sebesar 0.7 gr/km, Kelas II 1250 kg
Kendaraan kategori M, N, dan O
Kendaraan angkutan orang > 8 orang sampai 5 ton dan angkutan barang 3.5 ??12 ton serta kendaran gandeng/penarik/tempel 3.5 ton lebih ditetapkan CO sebesar 4.0 gr/kWh, sementara HC+NOx sebesar 7.0 gr/kWh
B. Regulasi oleh EPA
Environmental Protection Agency (EPA) adalah badan pengawas pencemaran udara yang dibentuk oleh pemerintah Amerika Serikat. Tujuan dari organisasi ini adalah untuk menjaga agar udara dan lingkungan di negara ini menjadi bersih. Tugas badan ini adalah sebagai penyusun kebijakan yang berkaitan dengan lingkungan dan juga sebagai pusat informasi dan pendidikan di bidang lingkungan. Tabel 3. di bawah ini memperlihatkan peraturan yang dikeluarkan oleh EPA untuk motor penggerak di kapal dengan daya lebih dari 560KW. Peraturan lain dapat dilihat dan dipelajari lebih lanjut dalam situs EPA di http://www.epa.gov [4]
C. Regulasi oleh IMO
International Maritime Organization (IMO) mengatur standar minimum emisi NOx dan SOx dalam ANNEX VI regulasi 13 dan 14 [1]. Regulasi 13 menjelaskan batasan emisi NOx dari kapal seperti di bawah ini :
Dengan ketentuan sebagai berikut:
1. Peraturan ini berlaku untuk:
- Masing-masing kapal dengan daya output 130 KW yang dipasang pada kapal yang dibangun setelah 1 Januari 2000.
- Setiap mesin diesel dengan daya output 130 KW yang telah dikonvensikan setelah 1 Januari 2000.
2. Peraturan ini tidak berlaku untuk:
- Mesin yang dalam keadaan darurat, mesin yang dipasang pada sekoci penyelamat ataupun disemua peralatan untuk keadaan bahaya.
- Mesin yang diletakkan pada kapal yang memiliki pelayaran yang terbatas, atau kapal tersebut telah memiliki bendera dari administrasi dalam mengendalikan emisi NOx.
Sementara itu regulasi 14 yang berisi peraturan tentang batasan emisi SOx menjelaskan:
1. Kandungan sulfur di dalam bahan bakar yang digunakan pada kapal tidak boleh melebihi 4.5% m/m
2. Kandungan emisi SOx yang ada di kapal harus tetap dikontrol pada saat kondisi: kandungan emisi gas buang yang dikeluarkan oleh kapal tidak boleh lebih dari 1.5% m/m, dan total emisi yang dikeluarkan dari mesin hasil proses pembakaran dari setiap mesin diesel tidak boleh lebih dari 6 g SOx/kWh atau lebih sedikit dari berat emisi SO2.
2. Metode Utama dalam Mengurangi Emisi NOx
Di bawah ini dijelaskan beberapa teknik dalam mengurangi emisi NOx:
Penggunaan Bahan Bakar Rendah Nitrogen
Penurunan kadar nitrogen dalam bahan bakar akan secara otomatis mengurangi pembentukan emisi NOx. Karena tidak mudah untuk mengurangi begitu saja nilai nitrogen dalam bahan bakar, karenanya alternatif lain adalah penggunaan bahan bakar metanol yang bebas nitrogen.
Emulsi
Penggunaan air yang dicampurkan dalam bahan bakar saat ini telah banyak dilakukan. Penggunaan bahan bakar campuran ini dapat mengurangi emisi NOx karena terjadinya proses ledakan mikro (micro explosion) dalam proses pembakaran. Ledakan mikro ini terajdi karena perbedaan titik didih antara kedua fluida.
Humidifikasi
Proses humidifikasi adalah dengan menyemprotkan air ke dalam aliran udara masuk pada motor penggerak. Tujuan dari teknik ini adalah untuk menurunkan suhu udara yang masuk kedalam ruang bakar yang pada akhirnya temperature pembakaran dapat diturunkan. Teknik ini diketahui dapat menurunkan emisi NOx sampai 50%.
Miller System
Teknik ini dilakukan pertama kali oleh pabrik mesin Wartsila-NSD Sulzer yaitu pada saat proses langkah hisap waktu terbukanya katup hisap diatur sedemikian mungkin lebih lama agar kompresi rasio dapat diturunkan. Dengan teknik ini akan diperoleh penurunan temperatur udara dan tekanan udara saat proses pembakaran sehingga NOx dapat diturunkan. Penurunan dengan penggunaan sistem ini mencapai 20%. Sistem ini semakin populer diterapkan terutama bagi motor penggerak yang menggunakan turbocharger.
3. Metode Utama dalam Mengurangi Emisi SOx dari Motor Diesel
Mengontrol batasan kandungan sulphur dalam bahan bakar
MARPOL ANNEX VI mengamanatkan batasan kandungan sulphur dalam bahan bakar untuk penggerak di kapal dan industri sebesar 4.5% m/m. Begitu juga EU membatasi batasan sulphur bagi motor diesel di jalan raya sebesar 0.05%m/m (500 ppm). Bahkan di masa mendatang akan lebih diturunkan menjadi 350 ppm atau bahkan 50 ppm. Umumnya kandungan sulphur minyak mentah adalah antara 0.1 sampai 5 %, sehingga untuk menurunkan kandungannya akan tergantung dari sumber dan cara pengolahan minyak mentah itu sendiri. Dalam pemakaian saat ini bahan bakar residu umumnya memiliki kandungan sulphur antara 1.5-3.5% m/m. Kecuali untuk kawsan-kawasan tertentu yang lebih ketat dalam pengawasan pemakaian bahan bakar bagi penggerak utama.
De-sulphurisation
De-sulphurisation adalah proses pengolahan kembali produk bahan bakar untuk mengurangi kandungan sulphurnya. Walau proses ini membutuhkan biaya yg tinggi namun ada keuntungan yang diperoleh dari proses ini yaitu didapatkannya sulphur untuk membantu proses industri terkait, misal industri detergen, pulp, kulit dan lain sebagainya.
4. Metode Sekunder Pengurangan Emisi NOx dan SOx
Metode sekunder pengurangan emisi ini ditujukan lebih kepada memberikan efek positip kepada lingkungan secara keseluruhan. Efek positip yang diperoleh dari penurunan emisi yang dihasilkan dari metode ini tidak boleh memberikan beban kepada lingkungan lain seperti adanya sampah material dari produksi /proses yang dilakukan. Kontrol emisi dengan menggunakan metode sekunder ini banyak dilakukan pada sektor industri dan juga perkapalan disebabkan oleh semakin ketatnya regulasi lingkungan. Berikut 2 macam metode sekunder yang saat ini banyak diterapkan:
1. Selective Catalytic Reduction (SCR) untuk mengurangi emisi NOx
Prinsip utama sistem Selective Catalytic Reduction(SCR) adalah penggunaan urea ((NH2)2CO) atau amoniak (NH3). Bahan ini diinjeksikan ke dalam aliran gas buang, dan NOx akan berubah menjadi N2 dan uap air. Reaksi kimia yang terjadi seperti tertera di bawah ini:
2NO + 2NH3 + 1/2O2 ⇒ 2N2 + 3H2O
6NO2 + 8NH3 ⇒ 7N2 + 12H2O
Efisiensi dari sistem SCR ini sangat berarti untuk mengurangi emisi NOx yaitu sebesar 90-95% dan menghasilkan nitrogen dan uap air yang tidak berbahaya bagi lingkungan.
2.Seawater Exhaust Gas Scrubber untuk mengurangi emisi SOx
Prinsip utama sistem ini adalah mendinginkan gas buang sampai pada titik embun dari gas buang tersebut dan mengakibatkan terjadinya kondensasi pada SOx. Saat terjadinya pendinginan akibat kontak gas buang dengan air laut, dimana air laut adalah asam natural dengan pH 8.1, terjadi kombinasi kerja yaitu netralisasi dan pengenceran gas buang. Sistem ini awalnya banyak digunakan sebagai sistem untuk de-sulphurisasi dalam industri, namun saat ini banyak digunakan untuk aplikasi penurunan SOx di kapal. Dalam suatu kasus, emisi SOx menurun dari 497 ppm menjadi 48 ppm dengan pH water scrubber menurun dari 8.01 menjadi 2.95, dari sifat basa menjadi sifat asam [5].
Daftar Pustaka
- IMO, Annex VI MARPOL 73/78 Regulation for the Prevention of Air Pollution from Ships and NOx Technical Code. International Maritime Organization, London, 1998.
- Keputusan Menteri No. 35 tahun 1993, Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 141 tahun 2003tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor.
- Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 13 tahun 1995 tentang Baku Mutu Emisi Sumber Tidak Bergerak.
- US EPA, Control of Emissions of Air Pollution , US Code of Federal Regulation, 1998.
- Wright AA, Exhaust Emissions from Combustion Machinery, The Institute of Marine Engineer, London, 2000.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar