9
2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Protokol Montreal dan Pemanasan Global Pada akhir tahun 1920-an, sistem pendingin dan pengatur udara menggunakan bahan kimia seperti amonia, klorometana, propana dan sulfur oksida sebagai bahan pendingin. Walaupun efektif, bahan-bahan kimia tersebut bersifat racun, mudah terbakar dan dapat menyebabkan penyakit dan kematian yang cukup serius. Thomas Midgley, Jr. dan Albert L. Henne mengembangkan suatu bahan yang menggabungkan fluor dan hidrokarbon menjadi Chlorofluorocarbon atau yang lebih dikenal dengan CFC. “Freon” yang merupakan merek dagang menjadi sebutan umum untuk CFC. Pada tahun 1974, dua orang ilmuwan yang bernama Sherwood Rowland dan Mario Molina dari University of California menyampaikan hasil penelitian yaitu bahwa bahan kimia CFC dapat menguraikan ikatan molekul ozon yang berada di statosfir. Lapisan ini berguna untuk melindungi permukaan bumi dari bahaya radiasi ultraviolet yang berasal dari sinar matahari (Hidayat, et al., 2010). Penipisan lapisan ozon dapat berdampak negatif terhadap kehidupan manusia, karena dapat menyebabkan perubahan metabolisme sel tumbuhan maupun hewan dan dapat merusak material genetik. Di alam, adanya peningkatan radiasi UV-B yang berlebihan akan dapat mempengaruhi reaksi kimia atmosfer yang dapat memicu terjadinya hujan asam dan pemanasan global (Hidayat et al. 2010). Salah satu akibat negatif dari makin menipisnya lapisan ozon adalah gangguan kesehatan yang berupa katarak mata, kanker kulit dan menurunnya efek imunitas tubuh. Menurut US EPA (2011) paparan sinar UV-B dapat menyebabkan kerusakan kumulatif terhadap sistem mata, karena dapat merusak kornea mata, selain itu juga dapar menyebabkan terjadinya katarak mata. Penggunaan kaca mata hitam (sunglasses) sangat disarankan pada saat matahari bersinar sangat terang. Pada penelitian yang dilakukan di Kota Makassar pada tahun 20092010, diperoleh hasil bahwa pada lokasi dengan paparan UV yang rendah mempunyai kecenderungan prevalensi katarak yang lebih kecil dibandingkan dengan daerah yang mendapatkan paparan UV yang tinggi. Penurunan risiko pada paparan UV rendah mencapai 30%. Kemudian pada daerah dengan lokasi yang terpapar sinar UV pada kadar yang rendah memiliki faktor proteksi terhadap katarak hingga kurang lebih 40%. Namun demikian, perlu juga dilihat adanya faktor lain yang mempengaruhi prevalensi kasus katarak mata ini (Moeloek et al. 2010). Pemanasan global merupakan salah satu permasalahan lingkungan global yang saat ini menjadi isu paling hangat seiring dengan makin menghangatnya bumi akibat pemanasan global. Ozon mempengaruhi iklim, dan iklim mempengaruhi ozon. Suhu, kelembaban, angin, dan adanya bahan kimia lainnya yang berpengaruh dalam pembentukan ozon atmosfer, dan kehadiran ozon, merupakan hal-hal yang dapat mempengaruhi ruang atmosfer. Interaksi antara ozon dan iklim telah menjadi subyek diskusi sejak awal 1970-an ketika para ahli
10 menyatakan bahwa bahan kimia buatan manusia dapat menguraikan ikatan molekul ozon. Gambar 2.1 menunjukkan kaitan antara penipisan ozon dan perubahan iklim. Ozon berdampak pada iklim terutama terkait dengan perubahan suhu. Semakin banyak ozon yang ada di kantung udara, maka panas yang ada tetap bertahan. Ozon menghasilkan panas di stratosfer, baik yang berasal dari absorpsi radiasi ultraviolet matahari maupun hasil serapan radiasi infrared di troposfer. Akibatnya, ozon stratosfer makin menurun pada suhu yang makin rendah. Hasil pengamatan menunjukkan,selama beberapa dasawarsa terakhirsudah terjadi pendinginan sebesar 1 °C sampai 6 °Cpada jarak 30 hingga 50 kilometer di atas permukaan bumi. Proses penurunan suhu di stratosfer berlangsung bersamaan dengan makin meningkatnya emisi gas rumah kaca di lapisan troposfer. Penipisan lapisan ozon dan pemanasan global mempunyai kaitan yang sangat erat mencakup masalah ilmiah, teknologi maupun dampaknya. Peningkatan temperatur permukaan bumi menyebabkan turunnya temperatur lapisan stratosfir, sehingga dapat memperlambat pemulihan lapisan ozon. Ilmuwan NASA memperkirakan bahwa terjadinya pemanasan global dapat memperlambat pemulihan lapisan ozon 18 tahun dari perkiraan semula tahun 2050 menjadi 2068. Bahan-bahan perusak ozon seperti CFC, HCFC, Halon, dan Metil bromida memiliki kemampuan yang lebih tinggi ribuan kali dibandingkan dengan CO2 dalam menyebabkan pemanasan global. Dengan demikian, refrigeran yang termasuk dalam kelompok halokarbon seperti CFC dan HCFC merupakan GRK yang cukup kuat (Indartono 2009). Protokol Montreal melalui mekanisme penghapusan BPO yang sudah dijalankan mulai tahun 1987 sampai saat ini telah memberikan kontribusi yang cukup besar terhadap pengurangan jumlah emisi GRK, yaitu sebesar 8 Giga ton setara CO2 per tahun atau 30% dari emisi GRK dunia (Shende 2006). Emisi bahan pendingin dari jenis HCFC pada tahun 2002 mencapai setengah dari konsumsi bahan pendingin total 470 000 ton di seluruh dunia. Apabila tidak ada upaya pengurangan atau penghapusan maka pada tahun 2015 diperkirakan jumlah emisi pendingin bisa mencapai dua kali lipatnya. Dan bila dilakukan berbagai upaya penghapusan emisi bahan pendingin jumlahnya tidak akan bertambah secara signifikan dari jumlah tahun 2002. Jumlah terbesar dari bahan pendingin yang digunakan, jenis HCFC-22 merupakan jumlah yang paling banyak, diikuti oleh CFC-12, dan HFC-134a. Tetapi bila dilihat dari dampak pemanasan global, emisi CFC-12 merupakan emiter terbesar yang diikuti oleh HCFC-22 dan HFC-134a. Pada tahun 2015, dengan skenario tanpa ada upaya penghapusan, maka total emisi bahan pendingin dapat mencapai 1.5 Giga ton setara CO2 dan apabila dilakukan berbagai upaya pengurangan, maka jumlah emisi bahan pendingin tersebut dapat dikurangi sampai 0.8 Giga ton setara CO2 pada tahun 2015. Dari jumlah prosentasenya, dampak bahan pendingin terhadap pemanasan global mencapai 55% untuk CFC, HCFC (30%) dan HFC memberikan kontribusi pemanasan global sebanyak 15% (Shende 2006).
11
Perubahan sirkulasi atmosfir global
Penurunan kerentanan manusia Pendinginan Suhu Stratosfir
Pembentukan awan stratosfir kutub
Perubahan curah hujan
Perubahan sirkulasi laut global
Terjadi peningkatan
Pencairan es
Perubahan luasan tutupan salju
lubang ozon di atas Antartika (dan konsentrasi yang lebih rendah di atas Arktik)
Peningkatan radiasi sinar UVB ke bumi
Perubahan tutupan awan
Proses perusakan molekul ozon stratosfir
Terjadi peningkatan
Sinar UV Matahari
PERUBAHAN IKLIM
PENIPISAN OZON GLOBAL
Kenaikan suhu rata2 (pemanasan global)
Peningkatan kaca efek rumah
Pengurangan
Pelepasan atom klorin dan bromin
Bahan Perusak Ozon Carbon Tetrachloride Methyl Chloride Methyl
Gas Rumah Kaca CFC
Halon
Bromide
CH4
HCFC
Methyl Chloroform
N 2O
CO2
HFC
Aktivitas Manusia a
Sumber:Bournay 2007
Gambar 2.1 Kaitan Penipisan Ozon dan Perubahan iklim
12 HCFC sebagai bahan pendingin atau refrigeran tidak hanya mempunyai nilai ODP tetapi juga mempunyai nilai GWP yang mengacu pada nilai CO2.Tabel 2.1. menunjukkan perbandingan nilai ODP dan GWP dari beberapa jenis bahan pendingin.
CFC HCFC HFC
Alami
a
Tabel 2.1 Nilai ODP dan GWP beberapa jenis bahan pendingina Jenis BPO Rumus Umur Hidup Nilai ODP Nilai GWP Kimia (Tahun) (100 thn) CFC-11 CCl3F 45 1 4600 CFC-12 CCl2F2 100 1 10600 HCFC-22 CHClF2 12 0.055 1810 HCFC-141b CCl2F-CH3 9.3 0.11 700 HFC-32 CH2F2 5 0 550 HFC-125 CHF2-CF3 29 0 3400 HFC-134a CF3-CH2F 13.8 0 1300 HFC-143a CH3-CF3 52 0 4300 HFC-152a CHF2-CH3 1.4 0 120 Amonia NH3 1 0 0 Karbondiok CO2 120 0 0 sida Isobutan CH(CH3)3 1 0 3
Sumber: Indartono 2009
Pada tanggal 22 Maret 1985, para negara yang berada dibawah PBB sepakat untuk melakukan aksi nyata melindungi lapisan ozon dalam bentuk kerjasama penelitian dan penyebarluasan informasi tentang penipisan lapisan ozon. Kesepakatan tersebut ditandatangani di Wina, Austria sehingga disebut sebagai Konvensi Wina. Sebagai tindakan nyata untuk mengimplementasikan kesepakatan tersebut, pada tanggal 16 September 1987 telah disahkan Protokol Montreal yang mengatur pembatasan dan penghapusan tingkat produksi dan konsumsi berbagai jenis BPO. BPO adalah bahan-bahan kimia baik yang berbentuk tunggal ataupun senyawa yang digunakan sebagai bahan dasar atau bahan pembantu dalam proses produksi suatu jenis industri yang mempunyai potensi untuk merusak molekul ozon stratosfer. Jenis-jenis BPO yang diatur dalam Protokol Montreal dan penggunanya dapat dilihat pada Tabel 2.2. Sesuai perkembangan waktu, Protokol Montreal perlu dilakukan pemutahiran secara terus menerus sesuai kebutuhan sehingga dilakukan beberapa amandemen terhadap kesepakatan tersebut. Pada amandemen kedua, yaitu Amandemen Kopenhagen yang disahkan pada tahun 1992, disepakati untuk menambahkan jenis bahan yang diawasi dan diatur yaitu Metil bromida dan HBFC dan HCFC. HCFC ditambahkan sebagai jenis BPO yang perlu diatur produksi dan konsumsinya menurut Protokol Montreal, selain itu HCFC juga merupakan gas rumah kaca yang mempunyai potensi cukup besar dalam menyebabkan pemanasan global. Nilai ODP dari berbagai jenis HCFC berkisar antara 0.02– 0.11 sedangkan nilai GWP dari berbagai jenis HCFC berkisar antara 76–2270. Oleh karena itu HCFC juga perlu masuk dalam perencanaan pengurangan
13 emisi gas rumah kaca selain CO2 dan metana (Berglof 2010). Tabel 2.2 Jenis BPO dan penggunaannyaa Jenis BPO Yang Sektor pengguna Jenis produk Digunakan Foam/Busa Kasur busa, kemasan makanan, jok CFC-11, kursi sofa, jok mobil, sol sepatu, dll HCFC-141b Refrigerasi Kulkas, dispenser, chiller, AC, CFC-11, CFC-12 /Pendingin kendaraan berpendingin HCFC-22, HCFC-123 Pemadam api Pemadam api portable; terpasang Halon 1211, Halon 1301, HCFC-123 Solvent/Pelarut Pelarut kimia dalam: industri CFC-113, Carbon Kimia logam, suku cadang kendaraan, Tetra Chloride (CTC) karbon aktif Trichloroethane (TCA) Aerosol Pengharum ruangan, obat nyamuk CFC-12 semprot, parfum, dll Tembakau Pengembang dalam produksi rokok CFC-11 Pertanian Pestisida utk hama penyakit, Metil Bromida pengolahan tanah, karantina dan pra pengapalan, dll a
Sumber: Hidayat et al. 2010;
Shende,et al. (2006) menyampaikan bahwa program penghapusan BPO melalui skema Protokol Montreal telah memberikan kontribusi pengurangan emisi HCFC sebanyak 2000 kali dibandingkan dengan jenis CO2, dan juga memberikan kontribusi penghematan energi pada peralatan pendingin dan pengatur udara. Meeting of Parties (MOP) ke-19 di Montreal, Kanada pada tanggal 17– 21 September 2007 dihasilkan keputusan yang cukup krusial yaitu percepatan penghapusan bahan perusak ozon jenis HCFC. Decision XIX/6menetapkan penjadwalan baru untuk penghapusan HCFC, termasuk untuk negara berkembang, seperti yang ditampilkan pada Tabel 2.3. Tabel 2.3 Jadwal penghapusan HCFC menurut Protokol Montreala Penghapusan HCFC = produksi + impor – ekspor Base level= rata-rata konsumsi HCFC tahun 2009 dan 2010 1 Januari 2013 Periode pembekuan (Freeze period) 1 Januari 2015 Pengurangan konsumsi sebesar 10% 1 Januari 2020 Pengurangan konsumsi sebesar 35% 1 Januari 2025 Pengurangan konsumsi sebesar 67.5% 1 Januari 2030 Pengurangan konsumsi sebesar 100% Setelah 2030 hanya 2.5% base levelb a
Sumber: KLH 2010; bUntuk kegiatan perawatan masih diperbolehkan konsumsi tahunan sebesar 2,5% dari baseline selama periode 2030 – 2040
Pemerintah telah melakukan perencanaan secara bertahap untuk pengurangan konsumsi HCFC. Untuk tahap pertama dengan periode waktu
14 2011–2015 dengan target penghapusan sebesar 402.16 MT pada tahun 2011 dan 361.94 MT pada tahun 2015 diharapkan dapat mengurangi 1.5 juta ton setara CO2. 2.2 HCFC dan Refrigerasi HCFC mempunyai nama kimia chlorodifluoromethane atau difluoromonochloromethane denga formula molekul CHClF2merupakan salah satu jenis Bahan Perusak Ozon (BPO) yang banyak digunakan setelah Chlorofluorocarbon (CFC) dilarang untuk diproduksi dan digunakan sejak 1 Januari 2011 sesuai jadwal penghapusan yang diatur dalam Protokol Montreal.Karakteristik fisika dan kimia HCFC adalah sebagai berikut: Tabel 2.4 Karakteristik kimia dan fisika HCFCa Karakteristik Nilai 1.49 g/cm3 Densitas (ρ) pada -69 °C (cairan) 3.66 kg/m3 Densitas (ρ) pada suhu 15 °C (gas) Suhu kritis (Tc) 96.2 °C Tekanan kritis (pc) 4 936 MPa (49.36 bar) Densitas kritis (ρc) 6.1 mol/liter Viskositas (η) at 0 °C 12.56 Ns/m2 (0.1256 cP) a
a
Sumber:Honeywell 2000
Sumber: Photobucket 2013
Gambar 2.2 Kemasan HCFC-22
15
a
Sumber: Photobucket 2013
Gambar 2.3 Kemasan HCFC-141b HCFC banyak digunakan di sektor refrigerasi dan pengatur udara (77%), busa (foam) (10%), bahan pemadam api (1%), propelan pada produk aerosol, solven (2%) dan juga sebagai feedstock pada industri kimia. Dari sekian jumlah volume konsumsi HCFC di seluruh dunia, sekitar 75% digunakan pada sektor refrigerasi dan pengatur udara. Jenis HCFC yang paling banyak digunakan adalah HCFC-22, tetapi HCFC juga bisa dicampur dengan bahan pendingin jenis lain. Jenis HCFC lain yang juga digunakan dalam sektor industri ini adalah HCFC-141b yang merupakan bahan pengembang dalam proses pembuatan insulasi pada proses produksi peralatan pendingin. Industri refrigerasi terbagi menjadi beberapa sub sektor kegiatan, dan penggunaan utama bahan pendingin HCFC ada di sub sektor refrigerasi komersial, refrigerasi industri, transportasi refrigerasi, pompa panas, pengatur udara dan chiller. EPA memperkirakan bahwa pada tahun 2009, terdapat 1.5–1.8 milyar peralatan refrigerasi domestik dan freezer yang masih beroperasi dengan baik, dan kurang 100 juta unit baru diproduksi dan dijual setiap tahunnya. Dalam setiap unit peralatan refrigerasi menggunakan bahan pendingin kurang lebih 0.05–0.25 kg dan lebih dari 1 kg bahan pengembang untuk insulasinya. Dari jumlah tersebut dapat dibayangkan seberapa besar penggunaan BPO dari jenis HCFC-22 dan HCFC-141b yang digunakan yang dapat memberikan kontribusinya terhadap penipisan lapisan ozon dan pemanasan global. Untuk Indonesia, peningkatan suhu akibat pemanasan global juga berpengaruh terhadap permintaan peralatan pendingin yang makin banyak. Untuk sektor retail, dari data yang disampaikan oleh Asosiasi Rantai Pendingin terjadi kenaikan sebesar 13.6% untuk permintaan peralatan
