Ke Daftar Isi
PENGGUNAAN AKSELERATOR ELEKTRON UNTUK MENGOLAH LIMBAH GAS HASIL PEMBAKARAN (SUATU STUDY TEKNIK BARU) Ferly Hermana. M. Munawir Zulqarnain Pusat Perangkat Nuklir dan Rekayasa,
5erpong
ABSTRAK Pemakaian salah satu jenis akselerator untuk penanganan polusi udara telah dipelajari. Jenis akselerator yang dipakai adalah akselerator elektron sebagai salah satu teknik untuk mengatasi pencemaran udara karena pelepasan gas-gas beracun seperti 502 dan NOx ke atmosfir. Kelebihan kedua gas tersebut dapat dihasilkan oleh pusat tenaga listrik dan industri yang menggunakan batu bara sebagai bahan bakar. Teknik ini merupakan salah satu jenis teknologi nuklir yang dapat disumbangkan dalam, membantu menangani masalah pencemaran lingkungan. Peranan yang diambil akselerator tersebut adalah sebagai pembangkit berkas elektron yang berfungsi sebagai berkas pengion bagi mokekul-molekul 502 dan NOx• Keuntungan yang dapat diambil selain dapat mengurangi kadar 502 dan NOx• , sekaligus akan dihasilkan prod uk tambahan berupa amonium nitrat dan amonium sulfat yang mempunyai nilai komersial. Teknik ini telah diuji oleh beberapa ahli di Jepang dan Jerman Barat dengan menggunakan akselerator bertegangan antara 300 s/d 800 kV. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan proses tersebut dapat dikurangi kadar 502 dan NOx sampai 90% dalam proses yang kontinu. ABSTRACT An application of one type of accelerator to handle air polution problems has been studied. The type of accelerator used is electron beam accelerator as a technique for handling air polution due to the release of toxic gases, sulphur dioxide (502) and nitrogen oxide (NOx) into atmosphere. These toxis gases are generated from using coal in electric power plant and industry. This technique is an application of nuclear technology to tackle a problem of enviromental polution. The acceleratoe used as an electron beam generator to react 502 and NOx gases in amonia aided. The Other profit besides reduced 502 and NOx, is by product of this process are ammonirno sulphate and ammonium nitrate wich have commercial value. This technique has been tested by experts in Japan and West Germany wich used 300 - 800 kV acclerators, the result indicated that by process can reduce 502 and NOx gases up to 90% in contnue process.
64
65
I. PENDAHULUAN
Akselerator
adalah
suatu
alat
meropercepat partikel
bermuatan, baik muatan positif maupun negatif, d~ana kel
yang
dihasilkan
meropunyai energi
sama
parti-
dengan
beda
potensial yang diberikan. Akselerator dewasa ini telah banyak digunakan untuk penelitian-penelitian dalam bidang teknilogi nuklir, misalnya dalam pencangkokan ion pada suatu target atau sebagai penghasil netron cepat apabila partikelpartikel tersebut diterobakkanpada target tritium. Salah satu peroanfaatanteknologi nuklir untuk maksudmaksud damai adalah digunakannya akselerator untuk mengolah limbah gas hasil perobakaran,terutama gas-gas buangan yang berupa S02 dan NOx, dimana kedua Jenis gas tersebut biasanya dihasilkan dari perobakaranatau minyak hidrokarbon. Secara konvensional proses pengolahan yang digunakan untuk mengurangi konsentrasi S02 dan NOx adalahproses k~ia biasa dengan mengunakan "scrubbers·'. Proses dilaksanakan dalam dua tahap, tahap pertama untuk mengurangi S02 dan tahapkedua mengurangi NOx_ Dengan menggunakan akselerator, proses tersebut dapat dilaksanakan hanya dalam satu tahap~ selain keuntungan tersebut dari proses diperoleh hasil tambahan berupa amonium sulfat dan monium nitrat yang meropunyainilai komersial. Akselerator elektron sumber
radiasi.
Berkas
dalam hal ini berfungsi elektron
yang
sebagai
dihasilkan
oleh
akselerator akan mengionisasi gas S02 dan NOx, sehingga gasgas
tersebut
terurai
menjadi radikal-radikal
bebas
yang
sangat reaktif. Jika dilihat dari sifatnya dalam proses atas maka akselerator berfungsi sebagai katalisator.
II.
di
DASAR TEORI
A. AKSELERATOR
Mesin
ELEKTRON.
akselerator
ini berguna bagi keperluan
radiasi
dengan berkas elektron. Berbeda dengan radiator gamma, mesin
66
ini
roenghasilkan
dengan
teliti,
diatur dengan
daya
keluaran
sehingga
yang
dosis radiasi dari roesin
pertaroa adalah surober daya tegangan yang
sepenuhnya
akselerator,
elektron,
tinggi searah,
terinci
sistero akselerator
dikeluarkan
fokuskan.
tersebut.
terdiri
Daya tinggi
dari ruang surober elektron
Berkas selanjutnya
terpasang.
Salah
elektron
dibumikan.
dan dihubungkan lintasannya
elektron
akan mencapai
besarnya
tegangantinggi.
Setelah
surober Berkas
sarobil
secara
aksial
terpasang
dengan
dengan kutub positif melalui
medan
yang
peroercepat,
tenaga akhir yang bersesuaian
dipercepat
di-
roasuk kedalaro tabung akselera-
satu uJung dari tabung
Dalaro
atas
dan sistero "scanning·'.
diroana roedan listrik kuat yang terarah
surober
dan yang
pada surober daya tegangan
tabung akselerator
elektron
bagian
roenJadi daya berkas elektron.
Secara
tor
dihasilkan
dapat
dari roesin.
adalah bagian utaroa dari akselerator
keluaran
dikendalikan
yang diperlukan
jalan roengendalikan operasi
Ada dua bagian penting kedua
dapat
berkas elektron
meropunyai
dengan taropang
lintang yang kecil dan juga berada dalaro ruang haropa, sedang untuk
beberapa
keperluan,
haropa dan luasannya
harus cukup besar.
dengan
maksud
dengan
··scanning window··.
penggunaan
didefleksikan/disebarkan ujung yang
ruangan
disekat
elektron
B. PENCEMARAN
dikatakan
sebagai
yang
Secara sederhana
yang bersifat
"foil
metal"
blok
diagraro
OLEH LIMBAH GAS HASIL PEMBAKARAN
merugikan
tertentu
pada
digarobarkan pada laropiran I.
dalam
suatu pengurangan
dari
dilengkapi
bolak-balik,
dengan ruang luar oleh
tersebut
terjadi
luar
Dalam sistero ini berkas elektron
lingkungan
bersifat
di
menyesuaikan
sistero
oleh roedan magnet
LINGKUNGAN
Penceroaran
Untuk
tersebut maka
dapat tembus elektron.
ekselerator
alam
berkas harus disajikan
bentuk
apapun
keharmonisan
lingkungan.
hasil perobakaran adalah
dapat
komposisi
Penceroaran
terlepasnya
yang
gas-gas
racun ke udara.
Penceroaran udara secara garis besar dapat dikelompokkan
roenjadi dua bagian, yaitu : Pencemaran langsung,
roisalnya gas NO dari kendaraan
berrootor.~ Pencemaran
tak langsung,
roenjadi N02 reaksinya
+
NO Pencemaran hidrokarbon seperti
berbentuk
---------->
gas
NO
:
N02
udara dari pembakaran
sebagian
S02
02
roisalnya oksidasi
besar disebabkan
batu bara dan oleh
dan S03 serta oksida-oksida
oksida
roinyak belerang
nitrogen
seperti
N20, NO dan N02 yang secara urourodisebut NOx• Apabila belerang
tersebut
diatas terakuroulasi di udara,
bereaksi
dengan oksigen dan uap air yang
akan
oksida
roaka
akan
roenyebabkan
hujan asaro, sesuai dengan reaksi
+
----->
2S03
----->
hujan asaro
+ +
hujan
(pada
tetesan
awal
hujan)
Sedangkan
oksida-oksida
nitrogen
paru-paru
dan keracunan
bahayakan
kelangsungan
C. PROSES
RADIASI GAS-GAS
Radiasi eksitasi kemudian
berenergi
paru-paru.
dapat roenyebabkan Kejadian
iritasi
ini sangat roem-
suatu kehidupan. HASIL PEMBAKARAN
tinggi akan menyebabkan
roolekul-roolekul dan atom-atom
suatu
akan roenghasilkan radikal-radikal tersebut
dapat
bereaksi
ionisasi unsur,
dan yang
bebas yang sangat
reaktif.
Hasil
diantara
sendiri
atau dengan komponen-koroponen lain yang ada
roereka dalaro
sistem tersebut. Berdasar
dari proses diatas kemudian
dilakukan
peneli-
~
68
tian untuk mereaksikan
gas-gas tertentu
sumber radiasi.
dengan memakai
lerator
sebagai
pertama
kali oleh EMC (Ebara Manufacturing
Jepang untuk mengolah laboratorium pilot
gas
da1am proses kontinyu.
"batch"'
Penelitian pembakaran
batu
hasil
dan dikumpulkan
tertentu. berikut :
Hasil
Reaksi
dalam
dengan meradiasi
D. MEKANISME Gas
yang
gas buangan
hasil
hidrokarbon
reaksi yang
dari proses tersebut
yang terjadi -------)
SO
+
NH3
-------)
NH2
N02
-------)
NO
dapat diendapkan PROSES PENGOLAHAN
kemudian
pada
pabrik yang menggunakan
maksud-maksud
terlebih
+
H* 0*
oleh "impact
dimana
da1am
persedlaan
bejana terdapat
dibutuhkan.
ditambahkan
ELEKTRON
instalasi
atau
Di da1am slstem tersebut
gas dimasukkan
gas amonia.
fi1ter"".
dari suatu
dahu1u oleh suatu pemanas
dipanaskan
(NH~)2S0~,
GAS OLEH AKSELERATOR
nya agar gas N02 tidak terurai menjadi Sete1ah
sebagai
bahan bakar batu bara, dimasukkan
dalam suatu slstem pengo1ahan. dipanasi
d1-
0*
+
hasil pembakaran
men-
nitrat.
da1am sistem adalah
S02
buangan
dilakukan
amonium sulfat dan amonium
untuk digunakan
skala
proses
bakar
terjadi
di skala
dalam
akhir yang berupa garam adalah NH~N03 dan
yang kemudian
yang
Corporation)
kali percobaan
amonia sehingga
tambahan
dikembangkan
kemudian
bar a atau ketel bahan
akhir yang terjadi
endapkan
pertama
ini
Dicoba dalam
1alu dilanjutkan
dilakukan
da1am pertambangan Hasil
S02 dan NOx•
pada tahun 1970 - 1974,
tahun 1977 - 1978,
jadikan
Proses
akse-
grafit,
nitrogen
ke dalam ditambahkan
Tahap selanjutnya
gas amonia, dilewatkan
gas
maksud-
dan okslgen.
suatu
pipa yang dihubungkan
Gas amonia
ke
sesuai
gas buangan
pada "electron
yang
bejana, dengan dengan telah
processor"
69
yang dilengkapi dengan perisai ditembaki oleh berkas elektron rator
radiasi, pada daerah itu gas yang dihasilkan oleh aksele-
agar terjadi reaksi antara NHs dengan gas-gas
S02 dan
NOx• Sebelum proses
dibuang
dialirkan
"impact garam
disaring Gambar
asap,
gas yang telah
ke dalam suatu menara
filter", seperti
ke cerobong
maksudnya
dipasang
agar hasil reaksi yang
NH~NOs dan (NH~)2S0~
dan kemudian
yang telah
dalam
fasa
di-
berupa
gas
dapat
di endapkan.
proses dapat dilihat
pada lampiran
III. DISKUSI DAN KEnUNGKINAN
PEnAKAIAN
II.
PROSES BERKAS ELEK -
TRON DI INDONESIA
Meskipun dilakukan
sampai saat ini proses berkas
di
luar negri,
kitapun
dapat
masalah
polusi
tang
dimana
tapi kalau
menggunakan
terutama
indutrialisasi
listrik semakin meningkatnya
Keuntungan dari proses berkas dengan proses kimia biasa adalah : simultan mengurangi
tahap dengan satu perangkat Tidak menghasilkan Proses kering Kekurangan - Relatip
proses terutama Satu
hal
yang
melihat
banyaknya
pabrik
dibandingkan satu
dibuang/diamankan.
mudah).
amonia
harga amonia,
dalam menggunakan
limbah
alat dan satu reagen.
yang
ini adalah
ditambahkan
pengimport
harus diperhatikan
dengan skala prioritas,
dahulukan
pembuangan
S02 dan NOx dalam
kadar
untuk negara-negara
dengan permasalahan kan
harga
menda-
ban yak digunakan,
dari proses berka~ elektron
mahalnya
mengatas~
juga pemakaian
elektron
limbah yang harus
(perawatannya
baru
manfaatnya
untuk masa-masa
semakin meningkat
semua itu akan mengakibatkan gas ke udara.
Secara·
dilihat
proses terse but untuk
lingkungan,
batu bara untuk pembangkit
elektron
apabila
untuk
amonia. terbentur
kita harus dapat menentu-
instalasi mana yang lebih alat
tersebut,
pupuk di
tetapi
Indonesia
yang
di-
dengan dapat
70
menghssilkan
amonia, kits lebih optimis ten tang permasalaha~
amonia dapat diatasi.
IV. J::ESInpULAN
Penggunaan
akselerator
yang selama
di laboratorium-laboratoriumuntuk digunakan gulangi
untuk mengolah masalah
satu wujud pemanfaatan
reaksi
gashasil
pencemaran
ini banyak digunakan dapat
pembakaran
lingkungan.
teknologi
inti,
guna
pula
menang-
Dan merupakan
nuklir untuk
salah'
maksud-maksud
damai. Proses
berkas
konvensional
dalam
elektron
dapat
pengolahan
seperti
telah diterangkan
kritis
yang
harus diperhatikan
nilai
pasaran
hasil tambahan,
bersaing
limbah gas hasil
diatas,
dengan
pembakaran
walau ada beberapa seperti
keduanya
harga dapat
cara
faktor
amonia
dan
berbeda-beda
untuk setiap negara.
DAFTAR
ACUAN
1. MARKOVIC,V., Gases", 2. HUTAPEA,
··Electron Beam Processing
IAEA Bulletin
3. HARRIS, Reaction
Flue
p. 25-27,(1987).
S., SULAMDARI,_S.,
"Akselerator",PPBMI
of Combustion
SILAKHUDIN
BATAN, Yogyakarta
J. M. and WAMSER,
dan (1984).
C. C., "Fundamental
Machanics··, John Wiley
&
BANDRIONO, of
Organic
Son Inc., Tokyo (1976).
71
LAf't1PIRAN
I
Sumber
elektron
Tabung sumber
tegangan
akselerator
tinggi
Electron
\oJ
in dow
AKSELERATOR
ELEKTRON
beam scanning
H
H
cerobong
Impact
M
hMil
asap
filter
pembakar;:;n
-J Denambahan
N
amonia perisai
radiasi
\,
Peman8.8
grafi t
Electron
PROSES
PENGOLAHAN
processor
LIMBAB
GAS t·JENGGUNAKAN AKSELERA
Hasil
akhir
TOR ELEKTRON
J
73 TANYA
,"
JAWAB
'1.Sutaji Mohon Jawaban
lebih dijelaskan
fungsi elektron
dalam proses
ini
:
Fungsi
berkas
untuk
elektron
disini sebagai
roenembaki roolekul-roolekul N02,
hingga roolekul-roolekul tersebut radikal
bebas
berlangsung. elektron
yang
sangat
Sehingga
S02 dan
radiasi NHs,
terurai roenJadi
reaktif
dan
dapat dikatakan
roengambil bagian sebagai
2. Sudiyanto.
sumber
se-
radikal-
reaksi
dapat
bahwa akselerator
katalisator.
:
Konsep
penanggulangan
pabrik
dengan
lirobah
skala
berapa
ini
cocok
(Investasi
untuk
sebuah Besar
rupiah,
polusi). JaNaban
:
Penelitian dapat
roenanggulangi
konsumsi 3. Bud
di Jepang roenunJukkan bahwa dengan proses lirobah pada PLTU
MWe
oengan
apakah
disain
bahan bakar batu bara 2,5 ton/Jam.
ion
a. Konsep sendiri
0, perencanaan
study
alat
atau roencontoh alat negara
b. Apakah alat ini nantinya Jawaban
3-5
ini
ini lain.
dapat bekerJa dengan baik
?
:
a. Konsep
perencanaan
Manufacturing
studi
Corporation)
alat ini oari
EMC
bekerja sama dengan
(Ebara JAERI
74 di Jepang. b. Alat sudah diuJi coba dalam skala laboratorium skala S02
pilot dan bekerja dengan baik (dapat dan
N02 hingga 907.) menurut
penelitian
maupun
mereduksi ahli
di
Jepang. 4. Silakhudin
Dari
studi yang telah dilakukan,
berapa tenaga elektron
yang diperlukan. Jawaban
:
300 keV s/d 800 keV dayanya300 kV / 300 - 500 kW - 600-800 kV / 120 - 240 kW.
Tenaga yang dipakai berkisar
Ke Daftar Isi
