Penjernihan Polutan Organik dalam Air Berbasis Material Fotokatalis Sebagai Solusi Alternatif Pengolahan Limbah Tekstil Kalimantan

Bagikan Artikel ini di:

Ditulis Oleh: Dr. Eng. Lusi Ernawati, S.T., M.Sc.,

Co-Author: Inggit Kresna Maharsih, Azwar Azhary Muhammad, Alhimni Rusydi Nurislam Sutanto

Perkembangan Industri Tekstil Indonesia pada tahun 2018 menunjukkan pertumbuhan yang sangat positif. Tercatat bahwa pertumbuhan Industri Garmen dan Tekstil Indonesia mengalami lonjakan ekspor sebesar 6 % yakni sekitar 11,8 miliar USD pada tahun 2016 menjadi 12,4 milliar USD pada tahun 2017. Neraca perdagangan Tekstil juga mengalami kenaikan yang sama yakni 1,7% dari 3,67 milliar USD pada tahun 2016 menjadi 3,73 milliar USD pada tahun 2017. Selanjutnya, investasi di sektor ini juga mengalami kenaikan yang cukup signifikann yakni melonjak hingga 68 % dari tahun-tahun sebelumnya dimana investasi domestik menyumbang 61,4 %. Tren Kenaikan ini terus berlanjut hingga semester pertama tahun 2018 dengan seiring dengan meningkatnya permintaan ekspor dan impor. Bahkan dari Januari hingga Juli 2018, nilai pengiriman produk tekstil Indonesia mencapai 7,74 milliar USD dan diperkirakan akan mencapai 13-14 milliar USD pada tahun-tahun berikutnya.

Gambar 1. Pertumbuhan Industri Tekstil dan Penggunaan Zat Pewarna dalam Industri Tekstil dunia (World Bank, 2017)

Data World Bank 2017, menunjukkan bahwa perkembangan industri tekstil secara global mengalami kenaikan yang cukup signifikan dan Asia yakni China (39 %) menduduki peringkat tertinggi. China adalah produsen dan eksportir tekstil dan garmen terkemuka di dunia. Kenaikan perdagangan tekstil ini di ikuti dengan kenaikan Investasi di Industri tekstil dan garmen Indonesia yang tumbuh dari 149,88 trilliun pada 2010 menjadi 151,77 trilliun (16,54 milliar USD) pada tahun 2011. Investasi paling tinggi yakni datang dari produsen lokal serta dari masuknya investor asing ke pasar Indonesia. Jumlah perusahaantekstil juga naik dari 2880 menjadi 2980, meningkat hingga 3,5% (Assosiasi Pertekstilan Indonesia). Perluasan sektor ini dan pertumbuhan investasi menandakan kepercayaan global terhadap Industri tekstil karena semakin banyak produsen tekstil yang datang untuk memilih Indonesia sebagai basis manufaktur dan sumber alternative bagi China.

Pada Proses pewarnaan tekstil kebanyakan menggunakan zat warna sintetik dibandingkan dengan zat warna alam, karena zat pewarna sintetik dapat memenuhi kebutuhan skala besar, warnanya lebih bervariasi dan pemakaiannya lebih praktis. Pewarna sintetik digunakan secara ekstensif pada industri tekstil lebih dari 700.000 ton dari sekitar 10.000 pewarna sintetik yang berbeda yang diproduksi secara global. Komponen limbah yang terkontaminasi oleh zat pewarna sintetik dapat menyebabkan kerusakan yang serius pada ekosistem dan kesehatan. Sebagai akibatnya, kadar DO (Dissolve Oxygen) dalam ekosistem perairan akan turun, yang berimbas pada peningkatan COD (Chemical Oxygen Demand).

Tabel 2. Polutan dan Kontaminan Limbah Industri Tekstil

                Sumber: Global Business Guide Indonesia, (Tekstil Progress, 2018)

Begitu berbahaya nya dampak perkembangan industri tekstil ini, hingga telah memainkan peran utama dalam peningkatan masalah lingkungan. Dampak lingkungan utama dalam industri tekstil dimanifestsikan oleh pembuangan sejumlah besar muatan limbah kimia ke lingkungan. Elemen penting lainnya adalah penggunaan bahan kimia dan air yang tinggi, konsumsi energi, polusi udara, limbah padat dan pembentukan bau. Masalah lingkungan yang terkait dengan sektor tekstil dan garmen, dimulai dengan obat-obatan yang digunakan dalam budidaya serat alami dan emisi dalam produksi serat sintesis. Perkembangan teknologi beberapa tahun terakhir, menunjukkan serangkaian proses sedang dilakukan untuk mengatasi dampak industri tekstil tersebut terhadap lingkungan. Beberapa upaya penanganan limbah tekstil secara konvensional seperti adsorpsi dan penggunaan lumpur (sewage sludge), dan karbon aktif telah banyak dilakukan, akan tetapi hasilnya kurang efektif karena adsorbat yang terakumulasi di dalam adsorben pada akhirnya malah akan menimbulkan persoalan baru. Selain itu juga diperlukan waktu yang cukup lama serta diketahui beberapa jenis limbah zat warna memiliki sifat yang resisten untuk didegradasi secara biologis.  Beberapa teknologi alternatif lain juga digunakan untuk mengolah limbah cair mengandung zat pewarna yang ada dalam limbah cair, misalnya dengan teknik koagulasi, flokulasi, adsorbsi dengan karbon aktif. Penghilangan warna dengan proses koagulasi, flokulasi, adsorbsi dengan karbon aktif sifatnya hanya memindahkan zat warna dari fase cair ke dalam fase padat, bukan menguraikan senyawa kompleks pembentukan warna. Partikel-partikel warna yang menggumpal bersama bahan perlu diproses lebih lanjut sehingga tidak menimbulkan pencemaran lanjutan atau limbah baru.

Gambar 2. Penjernihan (dekolorisasi) Polutan Organik (Methylene Blue) menggunakan Kalsium Titanate (CaTiO3) dan Reaktor Fotokatalitik

 

Berawal dari adanya kelemahan proses pengolahan limbah tekstil sebelumnya, Institut Teknologi Kalimantan (ITK) mengembangkan material alternatif guna menggantikan material adsorben sebelumnya. Material fotokatalis yang dikembangkan adalah Kalsium Titanat (CaTiO3) dan WO3/TiO2 komposit. Produk CaTiO3 dan WO3/TiO2 komposit selanjutnya digunakan untuk penjernihan polutan organik dalam air yakni Rhodamine B (RhB) dan Methylene Blue (MB). Keuntungan dari metode fotokatalis adalah sumber energi yang digunakan melalui pemanfaatan cahaya matahari. Selain itu oksidasi fotokatalis dapat mengubah senyawa-senyawa berbahaya dan beracun di dalam air menjadi senyawa yang tidak berbahaya seperti CO2 dan H2O. Penelitian ini didukung oleh Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat (LPPM) ITK. Gambar 2 adalah dokumentasi hasil penelitian sintesa kalsium titanate (CaTiO3) dan pemanfaatannya untuk penjernihan polutan organik (Rhodamine B) menggunakan metode fotokatalitik.  Partikel CaTiO3 dengan struktur perovskite dan ukuran dalam range nanometer berhasil disintesis menggunakan kalsium karbonat (CaCO3) dan Titanium Oksida (TiO2) melalui metode sol-gel sederhana. Bahan awal yang dicampur ditetapkan dalam perbandingan molar CaCO3/TiO2 yakni (1:1); (1:5) dan (1:7) dan campuran yang diperoleh dikalsinasi pada suhu 900oC. Struktur dan sifat mikro struktural dari bahan CaTiO3 dikarakterisasi menggunakan X-ray Diffractometer (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), dan UV spektrofotometer. Bahan CaTiO3 yang disintesis selanjutnya digunakan untuk fotodegradasi zat pewarna Rhodamine B di bawah sinar UV sebagai solusi cerdas menangani limbah cair akibat pencemaran zat warna tekstil. Penyerapan dan sifat fotokatalitik dari sampel ditemukan sangat tergantung pada komposisi CaTiO3. Studi kinetika menunjukkan bahwa aktivitas fotokatalitik reaksi CaTiO3 terhadap RhB dievaluasi mengikuti model kinetika orde pertama. Hasil fotodegradasi RhB menunjukkan penurunan konsentrasi (Ct/Co) RhB hingga 97.37 % lebih cepat di bawah percobaan 100 ml larutan RhB (100 mg) dengan 1.0 gram CaTiO3 selama 40 min penyinaran. Hasil ini dikaitkan dengan sejumlah besar situs aktif, kemampuan oksidasi hole elektron dan elektron yang tergenerasi dari proses pemisahan.

Gambar 3. Penjernihan (dekolorisasi) Polutan Organik (Rhodamine B) menggunakan Tungsten Trioxide/ Titanium Oxide (WO3/TiO2) Komposit dan Reaktor Fotokatalitik  

 Dengan metode yang sama, material fotokatalis berbasis komposit WO3/TiO2 juga dikembangkan oleh ITK. Gambar 3 adalah dokumentasi hasil penelitian sintesa komposit WO3/TiO2 dan pemanfaatannya untuk penjernihan polutan organik (Methylene Blue) menggunakan metode fotokatalitik.  Partikel komposit WO3-TiO2 disintesis menggunakan metode sol-gel dengan bahan baku Sodium Tungstate dihydrate (Na2WO4.2H2O) dan Titanium Dioxide (TiO2) anatase. Penelitian terdahulu terkait yang menggunakan metode dan material yang sama sebelumnya hanya menggunakan serbuk WO3 murni sebagai larutan prekursor utama. Sebagai upaya peningkatan aktivitas fotokatalis pada material saat dipaparkan sinar tampak, maka dilakukan uji coba pengkompositan TiO2 pada hasil sintesis serbuk WO3. Penelitian telah dikerjakan adalah dilakukannya sebuah rekayasa fisis dan kimia dalam memproduksi fotokatalis berefisiensi tinggi di bawah paparan sinar tampak. Aktifitas fotokatalis di bawah paparan sinar tampak dapat ditingkatkan dengan pengontrolan morfologi, yaitu dengan penambahan TiO2, teknik katalis tambahan, dan mensintesiskan komposit WO3-TiO2 partikel. Karakterisasi dilakukan dengan menggunakan Scanning Electrone Microscope (SEM), Fourier Transform Infrared (FT-IR), X-Ray Diffraction (XRD), dan UV-Vis. Kajian fotodegradasi menggunakan komposit WO3-TiO2 pada zat warna Methylene Blue (MB) dilakukan pada pH (1~3) variasi komposisi material, dosis katalis dan konsentrasi zat pewarna.

Daftar Pustaka:

  • Indonesia’s Garment and Textile Sector: Remain Optimistic Amid Mounting Pressure. Global Business Guide Indonesia, 2018.
  • Badan Pusat Statistik Provinsi Kaltim. Pertumbuhan produksi industri pengolahan mikro
    dan kecil Provinsi Kalimantan Timur menurut triwulan dan jenis industri (Y-on-Y),
    tahun 2016 dan 2017, Badan Pusat Statistik, 2018.
  • Kim, J. O., Traore, M. K., Warfield, C. The textile and apparel Industry in Developing Countries. Textile Progress, 38(3): 1- 64, 2006.
  • Kumar, A.; Kumar, S.; Bahuguna, A.; Kumar, A.; Sharma, V.; Krishnan, V. Recyclable bifunctional composites of perovskite type N-CaTiO3 and reduced graphene oxide as an efficient adsorptive photocatalyst for environmental remediation. Chem. Front. 1, 2391-2404, 2017
  • Fatimah, I.; Rahmadianti, Y.; Pudiasari, R. A. Photocatalyst of perovskite CaTiO3 nanopowder synthesized from CaO derived from snail shell in comparison with the use of CaO and CaCO3. IOP Conf. Ser.: Sci. Eng. 349, 1-7, 2018.
  • Gaikwad, S. S.; Borhade, A. V.; Gaikwad, V. B. A green chemistry approach for synthesis
    of CaTiO3 photocatalyst: its effects on degradation of methylene blue, phytotoxicity
    and microbial study. Der Pharma Chemica. 4 (1), 184-193, 2012.
  • Awati, P.S., Awate, S.V., Shah, P.P. Ramaswamy, V. Photocatalytic Decomposition of Methylene Blue Using Nanocrystalline Anatase Titania Prepared by Ultrasonic Technique. Catalysis Comm, 4: 393-400, 2003.
  • Nagy, I.  M.  Szilágyi, X.  Fan.  Effect of the morphology and phases of WO3 nanocrystals on their photocatalytic efficiency, RSC Adv., 6(40), 33743-33754, 2016.
Bagikan Artikel ini di:

Seberapa Besar Paparan Radiasi Dari Reaktor Daya Eksperimental?

Bagikan Artikel ini di:

Sebagaimana telah diketahui, Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN) berencana untuk membangun Reaktor Daya Eksperimental (RDE) di kawasan Puspiptek Serpong. Ide ini muncul mengingat sulitnya untuk langsung membangun PLTN skala komersial di Indonesia. Sementara, tujuan utama dari program RDE adalah untuk mengembangkan kapabilitas nasional sebagai technology provider reaktor nuklir. Sehingga, alih-alih hanya sebagai pengguna, Indonesia juga bisa menjadi desainer, konstruktor, hingga operator sebuah PLTN [1].

Tentu saja program RDE hanya langkah awal, mengingat PLTN ini bersifat non komersial. Nantinya, RDE akan di-scale up ke daya yang lebih tinggi untuk keperluan komersial.

Gambar 1. Perencanaan Kawasan RDE

Rencana ini kedengaran bagus. Tapi mengapa dibangun di Puspiptek? Bukankah di sana pusat penelitian? Kan banyak orangnya? Selamat tidak nih? Nanti kena radiasinya bagaimana?

Baca juga: Kecelakaan Chernobyl Adalah Bukti Energi Nuklir Itu Selamat

Kalau seandainya ada pertanyaan-pertanyaan seperti itu, mempertanyakan nasib penghuni Puspiptek dan penduduk Serpong bahkan Tangerang Selatan, maka BATAN sudah punya jawabannya. Riset yang dilakukan oleh para Peneliti di Pusat Teknologi dan Keselamatan Reaktor Nuklir (PTKRN) BATAN ini berfokus pada pelepasan radioaktivitas dan dosis radiasi di sekitar kawasan RDE dan Kawasan Nuklir Serpong (KNS) mengasumsikan RDE telah dibangun dan beroperasi.

Perlu diketahui terlebih dahulu bahwa RDE mengadopsi teknologi high temperature gas-cooled reactor (HTGR). Teknologi ini terkategori reaktor nuklir Generasi IV (GenIV), yang merupakan teknologi reaktor maju dengan berbagai keunggulan dibandingkan reaktor konvensional saat ini. HTGR menggunakan moderator grafit dan pendingin helium, sehingga memiliki densitas daya rendah. Bahan bakar HTGR merupakan pebble bed, dimana bola grafit diisi oleh ribuan partikel bahan bakar TRISO. Bentuk bahan bakar pebble bed menjamin retensi produk fisi maksimal. Sehingga, pelepasan material radioaktif ke lingkungan dapat diminimalisir [2-3].

Gambar 2. Struktur Bahan Bakar Pebble Bed

Baca juga: Mengukur Dampak Iklim Dari Pemanfaatan Energi Nuklir

Paparan radiasi lingkungan yang salah satu kontributornya adalah pelepasan material radioaktif merupakan pembahasan dari penelitian pertama, yang dilakukan oleh Pande Made Udiyani dkk [4]. Penelitian ini sebenarnya tidak hanya membahas tentang RDE, tetapi juga pelepasan dari Reaktor Serba Guna-G.A. Siwabessy, reaktor riset yang telah lama beroperasi di Kawasan Nuklir Serpong (KNS). Kalkulasi dosis radiasi yang diterima penduduk sekitar KNS (termasuk daerah Serpong dan Gunung Sindur) dari pelepasan sourceterm RSG-GAS dan RDE dibahas di sini.

Berdasarkan kalkulasi tersebut, diperoleh bahwa pelepasan radiasi dari RSG-GAS memberikan dosis radiasi yang diterima publik sebesar 9.31×10-4 mSv/tahun. Besar? Tentu saja tidak. Nilai Batas Dosis (NBD) yang ditetapkan Bapeten untuk dosis yang diterima oleh masyarakat sebesar 1 mSv/tahun. Artinya, dosis radiasi yang dilepaskan RSG-GAS tidak sampai seperseribunya [4]!

Tapi itu, kan, RSG-GAS. Bagaimana dengan RDE? Ternyata lebih rendah lagi. Dosis radiasi yang diterima publik dari RDE paling tinggi hanya 4.17×10-4 mSv/tahun, kurang dari setengah RSG-GAS. Hal ini bisa dipahami, mengingat daya termal RDE hanya sepertiga RSG-GAS, yakni 10 MW [4]. Jika ditotal, dosis tertinggi yang mungkin diterima oleh penduduk setempat adalah 6.16×10-3 mSv/tahun. Masih jauh lebih rendah daripada NBD yang ditetapkan Bapeten.

Tabel 1. Dosis individual total dari pelepasan radioaktif RDE

Artinya, paparan radiasi ke lingkungan akibat lepasan radioaktif bisa dikatakan minim dan tidak penting untuk ditakuti.

Baca juga: Seberapa Besar Radiasi Yang Dilepaskan PLTN Ke Lingkungan?

Bagaimana dengan pekerja di kawasan Puspiptek? Bukankah ketika beroperasi, RDE akan memancarkan radiasi gamma? Nah, penelitian dari Amir Hamzah dkk berikut ini menjawabnya [5].

Cara termudah untuk menentukan apakah paparan radiasi dari reaktor selamat atau tidak untuk pekerja Puspiptek adalah dengan menghitung paparan radiasi pada pekerja di dalam kawasan RDE itu sendiri. Karena merekalah yang paling dekat dengan reaktor. Pertanyaannya, berapa dosis radiasi yang mereka terima?

Hasil kalkulasi tersebut ditampilkan pada grafik berikut.

Gambar 3. Distribusi dosis radiasi di teras reaktor, perisai biologis, dan area kerja RDE

Tampak bahwa di tengah teras reaktor (sumbu x = 0) dosis radiasi sangat tinggi melebihi 109 µSv/jam. Artinya, siapapun yang terkena paparan radiasi sebesar itu akan mati secara instan atau langsung. Namun, ketika melewati perisai biologis yang terbuat dari beton standar, dosis radiasi turun sangat drastis sehingga dosis radiasi yang diterima pekerja tepat di permukaan luar perisai biologis hanya 8 µSv/jam. Angka ini lebih rendah daripada NBD yang ditentukan oleh Bapeten untuk pekerja radiasi, yakni 10 µSv/jam. Pada jarak 7 m dari permukaan luar perisai biologis, dosisnya turun hingga kira-kira 1 µSv/jam. Lebih rendah lagi [5].

Dengan begitu rendahnya dosis radiasi di sekitar perisai biologis reaktor, bisa dikatakan tidak ada radiasi gamma dari reaktor yang sampai ke kawasan Puspiptek. Sehingga tidak akan ada potensi bahaya yang disebabkan oleh paparan radiasi dari operasi normal RDE.

Menilik dari dua penelitian ini, maka jelas bahwa kondisi operasional RDE tidak memberikan dampak kesehatan apa-apa pada masyarakat. Apalagi, memang tidak ada dampak radiasi yang bisa dideteksi pada dosis radiasi dibawah 100 mSv dalam waktu singkat [6-8]. Mengingat NBD yang ditetapkan Bapeten hanya 1 mSv/tahun untuk masyarakat, dan dosis tertinggi yang diterima masyarakat jauh lebih rendah dari itu, tidak ada kekhawatiran yang perlu dipikirkan oleh pekerja di kawasan Puspiptek apalagi penduduk Serpong.

Referensi:

  1. Topan Setiadipura et al. “Cooling passive safety features of Reaktor Daya Eksperimental,” AIP Conference Proceedings 1984, 020034 (2018).
  2. Andika Putra Dwijayanto dan Muhammad Subekti. “Preliminary Study of Temperature Homogenisation in Experimental Power Reactor Hot Gas Chamber.” Journal of Physics: Conference Series 1198, 022019 (2019).
  3. Ihda Husnayani dan Pande Made Udiyani. “Radionuclide Characteristics of RDE Spent Fuels.” Jurnal Teknologi Reaktor Nuklir, Vol. 20, No. 2, pp. 69-76 (2018).
  4. Pande Made Udiyani et al. “Atmospheric Dispersion Analysis for Expected Radiation Dose due to Normal Operation of RSG-GAS and RDE Reactors.” Atom Indonesia, Vol. 44, No. 3, pp. 115-121 (2018).
  5. Amir Hamzah et al. “Preliminary analysis of dose rates distribution of experimental power reactor 10 MW using MCNP.” Journal of Physics: Conference Series 1198, 022038 (2019).
  6. Wade Allison. Radiation and Reason. York: Wade Allison Publishing (2009).
  7. David Bodansky. Nuclear Energy: Principles, Practices, and Prospects 2nd Edition. New York: Springer-Verlag (2004).
  8. World Nuclear Association. Nuclear Radiation and Health Effects. (http://www.world-nuclear.org/information-library/safety-and-security/radiation-and-health/nuclear-radiation-and-health-effects.aspx), diakses 12 Juni 2019.
Bagikan Artikel ini di:

Pemadaman Api Pada Lahan Gambut: Air vs Busa

Bagikan Artikel ini di:

Kebakaran rentan terjadi di lahan gambut. Deforestisasi dan degradasi hutan menyebabkan lahan gambut mengalami pengeringan. Pengeringan terjadi pada sistem drainase lahan. Sistem drainase mengering karena lahan dikeringkan untuk kegiatan pertanian atau panen gambut. Akibat pengeringan pada lahan gambut, 5% emisi karbondioksida (CO2) terlepas ke atmosfer dunia[1] dan penurunan tanah (subsidence) terjadi, serta lahan gambut pun semakin mudah tersulut api. Api mudah disulut karena salah satu sifat fisik tanah gambut ialah bersifat mengering tidak balik[2]. Artinya, lahan gambut yang sudah mengalami pengeringan tidak mampu menyerap air jika lahan tersebut kembali dibasahi. Karena sifat itulah, api mampu menyebar, bahkan merambat menuju lapisan bawah permukaan gambut hingga kedalaman tertentu sehingga pemadaman lahan gambut semakin sulit dikendalikan.

Gambar 1. Kebakaran lahan gambut
(Sumber: https://fajar.co.id/2018/08/23/bahaya-api-sudah-kepung-pemukiman/ )

Kebakaran lahan gambut terjadi pada temperatur rendah dan suhu panasnya memuncak pada 450-700⁰C sehingga pembakarannya tidak sempurna (kebakaran terjadi tanpa suplai oksigen yang cukup atau pada suhu rendah[3]). Kebakaran tersebut termasuk jenis pembakaran yang membara (smouldering combustion) sehingga kebakaran tidak menghasilkan nyala api[4] (flameless) dan menyebar pada temperatur rendah dan stabil. Untuk memadamkan api, terdapat tiga metode utama, yaitu pendinginan (cooling), penutupan (smouthering), dan terbakar habis (burn out). Salah satu contoh metode pendinginan adalah menggunakan air, sedangkan untuk metode penutupan ialah menggunakan busa.

Selama ini kita sering melihat bahwa kebakaran dipadamkan oleh air karena apa yang kita ketahui adalah air dapat memadamkan api, namun apakah air efektif untuk memadamkan kebakaran di lahan gambut? Jawabannya dapat kita temukan pada paper Mohamad Lutfi Ramadhan, Pither Palamba, Yulianto Sulistyo Nugroho, dan rekan lainnya dari Departemen Teknik Mesin, Universitas Indonesia yang meneliti pemadaman kebakaran lahan gambut menggunakan air[5] dan busa[6].

Kabut air (water mist) merupakan salah satu cara pemadaman api dengan air. Kemampuan kabut air dipengaruhi oleh tekanan, ukuran tetesan air, dan densitas air yang dikeluarkan.

Kebakaran gambut diuji dengan seperangkat alat percobaan apparatus (experimental apparatus). Seperangkat alat tersebut terdiri dari kontainer terisolasi berukuran 100x100x100 mm3 dan memiliki lubang berdiameter 6 mm untuk mempertahankan nyala api. Suhu pembakaran diukur pada jarak 15, 50, dan 85 mm dan kedalaman 25, 50, dan 75 mm. Gambut berasal dari Provinsi Sumatera Selatan dan Papua. Gambut akan dibakar, kemudian dibiarkan hingga gambut dapat terbakar tanpa pemantik api. Selanjutnya pembakaran dipadamkan oleh kabut air selama 15 menit. Kabut air berasal dari air yang melewati bejana tekan dan pengukur tekanan, kemudian air dikeluarkan dari pipa semprot. Penelitian bertujuan untuk mengetahui volume air untuk pemadaman pembakaran pada kabut air yang disemprot pada ketinggian 10 cm.

Gambar 2. Desain percobaan apparatus
(Sumber: Ramadhan dkk., 2017))

Pembakaran gambut diuji terlebih dahulu untuk mempersiapkan analisis penekanan kebakaran menggunakan kabut air. Analisis yang dilakukan meliputi waktu terbakar, suhu maksimal, dan ukuran partikel, dan massa gambut yang hilang setelah pembakaran.

Kebakaran gambut membutuhkan waktu yang panjang untuk dipadamkan dengan kabut air. 15 menit hanya cukup untuk menurunkan suhu gambut bara api yang membakar gambut pada kedalaman 0-50 mm. Berbeda dengan kondisi tanah pada kedalaman 75 mm yang memiliki temperatur yang lebih stabil karena kabut air lebih cepat menguap daripada kabut air yang mengenai tanah gambut yang lebih dangkal. Hal tersebut menyebabkan pengapian (proses dimulainya pembakaran[7]) terjadi berkali-kali pada berbagai sampel karena air tidak mampu mencapai tanah yang lebih dalam. Total air yang dibutuhkan untuk pemadaman bara api pada masing-masing sampel adalah sekitar 6 liter/kg gambut.

Meskipun kabut air mampu memadamkan kebakaran di lahan gambut, permasalahan sumber daya air dan oksigen belum teratasi secara tuntas. Wilayah yang terbakar dapat mengalami kekurangan air sehingga sulit untuk menentukan kapasitas air untuk memadamkan kebakaran. Gambut pun mengalami pengapian berulang kali pada kedalaman tertentu karena kandungan oksigen pada kedalaman tersebut cenderung stabil meskipun permukaan yang lebih atas telah dibasahi. Karena itulah, pemadaman kebakaran dengan busa diuji coba.

Hingga penelitian berlangsung, observasi dan penelitian yang berkaitan dengan pemadaman kebakaran di lahan gambut menggunakan busa masih sedikit. Karena busa cenderung lebih padat dibandingkan air, variabel yang digunakan pun berbeda.

Metode dan sebagian alat dari percobaan kabut air tetap digunakan pada percobaan busa. Kontainer tetap digunakan, namun kontainer diisi oleh sampel gambut yang berasal dari Provinsi Kalimantan Tengah. Setelah pembakaran menghasilkan bara api, sumbu api dimatikan, namun tidak seperti percobaan kabut air yang dibiarkan selama 30 menit untuk menghasilkan bara, waktu pada percobaan kabut diperpanjang hingga 60 menit agar bara api menyebar ke sisi kontainer. Suhu pembakaran tetap diukur pada jarak 15, 50, dan 85 mm dan kedalaman 25, 50, dan 75 mm. Pemadaman akan dilakukan dengan ketebalan busa yang beragam, yaitu 2.5, 5, 7.5, dan 10 cm. Busa yang digunakan berjenis busa kelas A.

Temperatur lapisan atas dan bawah busa pada tanah gambut berbeda. Lapisan busa berperan sebagai penghambat udara luar, sehingga lapisan busa menyebabkan udara panas pada gambut terperangkap. Akibatnya suhu lapisan bawah busa lebih tinggi.

Gambar 3. Foto kualitatif inframerah pada lapisan busa setebal 10 cm
(Sumber: Ratnasari dkk., 2018)

Perbedaan ketebalan busa menyebabkan perbedaan karakteristik pemadaman kebakaran di lahan gambut. Semakin tebal busa yang dihasilkan maka semakin cepat bara api dipadamkan. Selain itu semakin jauh jarak gambut dari titik api maka semakin lama waktu yang dibutuhkan bagi gambut pada jarak tersebut untuk terbakar habis sehingga waktu penurunan suhu gambut semakin lama. Kemudian lapisan busa yang tipis membuat pemadaman harus dilakukan berulang kali. Hal ini terjadi pada busa berketebalan 2.5 dan 5 cm. Setelah lapisan busa pertama terbentuk, suhu panas gambut menurun, namun api belum sepenuhnya padam (pengapian ulang), bahkan suhu panas meningkat pada lapisan busa 5 cm, sedangkan lapisan busa pertama perlahan-lahan menghilang. Akhirnya busa berketebalan 5 cm diaplikasikan kembali sebanyak 1 kali, sedangkan busa 2.5 cm diaplikasikan ulang sebanyak 2 kali agar bara api padam sepenuhnya.

Dibandingkan dengan massa gambut yang hilang tanpa pemakaian busa (74.05%), massa gambut paling sedikit hilang pada gambut berlapis busa setebal 2.5 cm, yaitu 31.4%, sedangkan massa gambut yang hilang terbanyak pada gambut dengan lapisan busa setebal 10 cm, yakni sekitar 60%.

Gambar 3. Massa yang hilang setelah pembakaran antara gambut tanpa busa hingga busa setebal 10 cm
(Sumber: Ratnasari dkk., 2018)

Rata-rata total busa yang diperlukan untuk memadamkan bara api di lahan gambut adalah 3.8 liter/kg gambut, total yang lebih sedikit daripada total kabut air. Rata-rata total air yang dibutuhkan untuk memadamkan api menggunakan metode busa adalah 3.4 liter/kg gambut. Busa dengan ketebalan 10 cm paling efektif dari segi waktu untuk diterapkan pada pemadaman api di lahan gambut. Pemadaman kebakaran di lahan gambut dengan busa lebih efektif daripada kabut air karena busa menjadi penghalang antara api dan udara, khususnya oksigen[7][8] sehingga sirkulasi oksigen terhambat, suhu panas menurun, kemudian api secara berangsur-angsur padam.

Sumber:

[1] University of Leicester, Department of Geography. (-). Drainage: A key concern for tropical peatland (Reseacrh Report). Leicester, Inggris: Page Sue. Diambil dari https://www2.le.ac.uk/departments/geography/research/projects/tropical-peatland/threats-to-tropical-peatlands

[2] Agus, F. dan Subiksa, I.G.M. (2008). Lahan gambut: Potensi untuk pertanian dan aspek lingkungan. Bogor: Balai Penelitian Tanah dan World Agroforestry Center (ICRAF). Diambil dari http://www.worldagroforestry.org/sea/Publications/files/book/BK0135-09.pdf

[3] Incomplete combustion process(es). (2019). GreenFacts Scientific Board. Diambil pada 26 Mei 2019 dari https://www.greenfacts.org/glossary/ghi/incomplete-combustion-processes.htm

[4] Flameless. (2019). Merriam-Webster. Diambil pada 26 Mei 2019 dari https://www.merriam-webster.com/dictionary/flameless

[5] Ramadhan, M.L., Palamba, P., Imran, F.A., Kosasih, E.A., dan Nugroho, Y.S. (2017). Experimental study of the effect of water spray on the spread of smoldering in Indonesian peat fires. Paper dipresentasikan di IAFSS 12th Symposium 2017, Lund, Swedia. doi: 10.1016/j.firesaf.2017.04.012

[6] Ratnasari, N.G., Dianti, A., Palamba, P., Ramadhan, M.L., Prayogo, G., Pamitran, A.S., dan Nugroho, Y.S. (2018). Laboratory scale experimental study of foam suppression on smouldering combustion of a tropical peat. Paper dipresentasikan di 3rd European Symposium on Fire Safety Science, Nancy, Perancis. doi: 10.1088/1742-6596/1107/5/052003

[7] Ignition. (2019). Cambridge Dictionary. Diambil pada 28 Mei 2019 dari https://dictionary.cambridge.org/dictionary/english/ignition

[8] Maturidi. (2015, 17 September). Jepang uji coba padamkan gambut dengan busa. Ekuatorial. Diambil pada 26 Mei 2019 dari https://www.ekuatorial.com/id/2015/09/jepang-uji-coba-padamkan-gambut-dengan-busa/#!/loc=-10.644412051422307,479.94049072265625,8

Bagikan Artikel ini di: