PEMETAAN DISTRIBUSI KONSENTRASI KARBON DIOKSIDA (CO 2 ) DARI KONTRIBUSI KENDARAAN BERMOTOR DI KAMPUS ITS SURABAYA

Transkripsi

1 PEMETAAN DISTRIBUSI KONSENTRASI KARBON DIOKSIDA (CO 2 ) DARI KONTRIBUSI KENDARAAN BERMOTOR DI KAMPUS ITS SURABAYA MAPPING OF CONCENTRATION DISTRIBUTION OF CARBON DIOXIDE (CO 2 ) DUE TO CONTRIBUTION OF MOTOR VEHICLES AT KAMPUS ITS SURABAYA *Samuel Ray Sihotang dan **Abdu Fadli Assomadi Jurusan Teknik Lingkungan-FTSP-ITS * just_ray_samuel@yahoo.co.id Abstrak Telah dilakukan penelitian mengenai potensi karbon dioksida (CO 2 ) yang terbentuk akibat kendaraan bermotor dan mendapatkan gambaran pemetaan konsentrasi karbon dioksida (CO 2 ) di kampus ITS Surabaya. Dari hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa kekuatan emisi (Q) karbon dioksida (CO 2 ) dari kendaraan bermotor pada jam puncak masuk sebesar 84,03 gram/detik dan pada jam puncak keluar sebesar 79,01 gram/detik. Dari hasil pemetaan dapat diketahui konsentrasi terbesar berada pada koordinat x= ,66 BT dan y = ,46 LS atau pemetaan secara manual berada pada blok III dengan rata-rata konsentrasi karbon dioksida (CO 2 ) sebesar 1,30x10-3 gram CO 2 /m 3 Kata Kunci: pencemaran udara, karbon dioksida, faktor emisi, kendaraan bermotor, efek rumah kaca Abstract It was conducted a research about the potential of carbon dioxide (CO2) due to motor vehicles and obtain a mapping of concentration of carbon dioxide (CO 2 ) at campus ITS Surabaya. It can be concluded that the emission strength (Q) of carbon dioxide (CO 2 ) from vehicles at the peak hour entrance is grams/sec and at the peak hour exit is grams/second. From the map, it can be seen the largest concentration of carbon dioxide (CO 2 ) is at coordinates x= E and y = , S or at the block III with an average concentration of carbon dioxide (CO 2 ) equal to 1.30 x10-3 grams CO 2 /m 3 Keyword: air pollution, carbon dioxide, emission factor, motor vehicle, greenhouse effect 1

2 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Udara merupakan komponen kehidupan yang sangat vital bagi kehidupan manusia. Akan tetapi, karena seiring dengan perkembangan zaman yang diikuti oleh beragamnya aktifitas manusia, kualitas udara kecenderungan mengalami penurunan. Beragam aktifitas manusia seperti kegiatan industri, transportasi, dan kegiatan-kegiatan lainnya memiliki peranan yang signifikan dalam mendorongnya terjadi pencemaran udara. Peningkatan pertumbuhan transportasi juga terjadi di kawasan ITS. Hal ini dibuktikan oleh peningkatan jumlah kendaraan bermotor seiring peningkatan jumlah civitas akademik ITS setiap tahun di Kampus ITS. Pada tahun ajaran 2008/2009 tercatat jumlah mahasiswa di Kampus ITS sebanyak mahasiswa. Jika diasumsikan sekitar 80% civitas akademik menggunakan kendaraan bemotor, maka emisi gas buangnya berpotensi untuk menurunkan kualitas udara. Salah satu zat yang dikeluarkan dari sisa pembakaran bahan bakar alat transportasi adalah gas karbon dioksida (CO 2 ). Karbon dioksida atau zat asam arang adalah sejenis senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon. Karbon dioksida merupakan salah satu gas rumah kaca yang jika diabaikan maka konsentrasinya akan terakumulasi di atmosfer dan berpotensi menyebabkan pemanasan global dan dalam jangka panjang akan mengakibatkan perubahan iklim yang berbahaya bagi kehidupan manusia Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah disampaikan, dapat disusun beberapa permasalahan sebagai berikut: 1. Berapa konsentrasi karbon dioksida yang dihasilkan dari kendaraan bermotor di kampus ITS Surabaya? 2. Bagaimanakah gambaran pemetaan konsentrasi karbon dioksida yang dihasilkan dari kendaraan bermotor di kampus ITS Surabaya? 2

3 1.3. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Mengetahui dan menganalisa potensi karbon dioksida yang terbentuk akibat kendaraan bermotor di Kampus ITS Surabaya 2. Mendapatkan gambar pemetaan konsentrasi karbon dioksida yang dihasilkan kendaraan bermotor di kampus ITS Surabaya 2. Teori Efek rumah kaca adalah proses masuknya sinar matahari ke bumi dan akan dipantulkan kembali oleh permukaan bumi dimana sinar itu berubah menjadi energi panas yang berupa sinar inframerah selanjutnya energi panas terperangkap dalam atmosfer bumi akibat keberadaan gas gas rumah kaca yang mengakibatkan kenaikkan suhu bumi. Gas rumah kaca gas-gas di atmosfer yang memiliki kemampuan untuk dapat menyerap radiasi matahari yang dipantulkan oleh bumi sehingga menyebabkan kenaikkan suhu di permukaan bumi. Menurut United Nations Framework Convention on Climate Change UNFCC), ada 6 (enam) jenis gas yang digolongkan sebagai gas rumah kaca (GRK), yaitu: 1. Karbon Dioksida (CO 2 ) 2. Dinitro Oksida (N 2 O) 3. Metana (CH 4 ) 4. Sulfurheksaflorida (SF 6 ) 5. Perflorokarbon (PFC S ) 6. Hidroflorokarbon (HFC s ) 3

4 Gambar 1. Proses Efek Rumah Kaca Faktor emisi adalah adalah nilai representatif yang menghubungkan kuantitas suatu polutan yang dilepaskan ke atmosfer dari suatu kegiatan yang terkait dengan sumber polutan. Faktor-faktor ini biasanya dinyatakan sebagai berat polutan dibagi dengan satuan berat, volume, jarak, lamanya aktivitas yang mengemisikan polutan atau durasi dari komponen kegiatan yang mengemisikan polutan tersebut. Kekuatan emisi (emission strength) menunjukkan volume emisi yang dikeluarkan per satuan waktu. Untuk suatu cerobong, kekuatan emisi merupakan hasil perkalian antara kecepatan lepasan emisi dengan luas penampang cerobong Untuk menentukan kekuatan emisi (Q) diperoleh dengan persamaan Q = n FE K L.. (1) Dimana: Q = kekuatan emisi (gram/detik) n= jumlah kendaraan (smp/detik) 4

5 FE= faktor emisi (gram/liter) K= konsumsi bahan bakar (liter/100km) L= panjang jalan (km) Data perhitungan faktor emisi dan konsumsi bahan bakar yang akan digunakan dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Faktor Emisi Kendaraan Bermotor dari Sejumlah Tipe Bahan Baka Sumber: Yamin et al, 2009 Untuk menghitung konsumsi bahan bakar kendaraan bermotor darri perhitungan faktor emisi dapat dilihat pada Tabel 2. No Jenis Kendaraan Tabel 2. Konsumsi Energi Spesifik Kendaraan Bermotor Konsumsi Energi Spesifik (lt/100 km) No Jenis Kendaraan Konsumsi Energi Spesifik (lt/100 km) 1 Mobil Penumpang 5 Bemo/Bajaj 10,99 - Bensin 11,79 6 Taksi - Diesel/Solar 11,36 - Bensin 10,88 2 Bus Besar - Diesel/Solar 6,25 - Bensin 23,15 7 Truck Besar 15,82 - Diesel/Solar 16,89 8 Truck Sedang 15,15 5

6 No Jenis Kendaraan Konsumsi Energi Spesifik (lt/100 km) No Jenis Kendaraan 3 Bus Sedang 13,04 9 Truck Kecil Konsumsi Energi Spesifik (lt/100 km) 4 Bus Kecil - Bensin 8,11 - Bensin 11,35 - Diesel/Solar 10,64 - Diesel/Solar 11,83 10 Sepeda Motor 2,66 Sumber: Yamin et al, 2009 Faktor Konversi Kendaraan. Lalu lintas pada kenyataanya terdiri berbagai macam jenis kendaraan yang berbeda-beda. Oleh karena itu, perlu dilakukan pendekatan matematis untuk meminimalisir perbedaan dari masing-masing jenis kendaraan ada sehingga lebih mudah dalam perhitungan faktor emisi. Pada penelitian ini digunakan pendekatan matematis berdasarkan Manual Kapasitas Jalan Indonesia (MKJI) tahun Berikut data konversi dari jenis-jenis kendaraan ke satuan mobil penumpang (smp) yang disajikan pada tabel berikut: Tabel 3. Konversi Jenis Kendaraan ke Satuan Mobil Penumpang (smp) Sumber: MKJI, 1993 No Jenis Kendaraan Smp 1 Kendaraan Ringan 1,00 2 Kendaraan Berat 1,20 3 Sepeda Motor 0,25 Penentuan Penyebaran Polutan. Untuk menentukan penyebaran pencemaran udara yang bersumber dari garis (line source) dapat digunakan model matematis Gauss Dispersion Model. Dalam menggunakan model matematis Gauss Dispersion Model digunakan asumsi/pendekatan, yaitu: Arah dan kecepatan angin antara daerah sumber dan penerima tidak bervairasi Tidak ada pencemar yang hilang dari kepulan, perubahan karena reaksi kimia diabaikan Sifat kimia senyawa yang dikeluarkan stabil dan tidak berubah di udara. Pada sistem terjadi plume rise dengan laju emisi yang konstan dan kontinu. 6

7 Berdasarkan asumsi-asumsi tersebut diatas, dapat diturunkan bentuk dasar sebagai persamaan Gauss untuk penyebaran pencemar di udara tipe line source sebagai berikut: C (X,Y,Z) = 2Q sin θ 2π τ z u 1 e 2 He τz 2 (2) Keterangan: C (X,Y,Z) = konsentasi pencemar di udara ambient (gram/m3) Q = kekuatan emisi (gram/detik.meter) u = kecepatan angin rata-rata pada arah x (m/dt) He = tinggi sebaran (m) θ = sudut antara arah angin dan sumber garis ( ) τz = koefisien dispersi arah vertikal (m) X = jarak downwind dari sumber emisi (m) Y= jarak crosswind dari sumber emisi (m) Z= ketinggian topografi (m) Penyebaran kepulan emisi (plume) kearah horizontal; τy, dan ke arah vertikal; τz. Harga koefisien dispersi bergantung pada kestabilan atmosfer, jarak sesuai arah angin dari titik dasar sumber emisi. Besarnya nilai τy dan τz dapat diketahui dengan menggunakan Pers 4 dan Pers 5. τy = ax b...(3) τz = cx d + f......(4) Dimana nilai a, b, c, d, dan f adalah konstan dan tergantung dari klas stabilitas atmosfir dan jarak (x) sesuai dengan arah angin. Besarnya nilai a, b, c, d, dan f dapat dilihat pada tabel berikut 7

8 Tabel 4. Nilai Konstanta Penentu Standar Deviasi Stabilitas x<1km x>1km Atmosfer a c d f c d f A ,8 1,941 9,27 459,7 2,094-9,6 B ,6 1,149 3,3 108,2 1,098 2,0 C ,0 0, ,0 0,911 0 D 68 33,2 0,725-1,7 44,5 0,516-13,0 E 50,5 22,8 0,678-1,3 55,4 0,305 34,0 F 34 14,35 0,740-0,35 62,6 0,180-48,0 Sumber: Yamin, 1999 Pemetaan dengan Program Surfer 9. Surfer 9.0 adalah program yang berfungsi merubah data XYZ menjadi peta kontur, peta permukaan 3D, peta relief, peta vector, dan peta dasar. Program ini dapat menghitung garis, area, dan volume. Langkah Kerja: 1. Penentuan Titik Titik Sampel Konsentrasi Karbon Dioksida (CO 2 ) 2. Penentuan Koordinat Titik Titik Sampel Konsentrasi Karbon Dioksida (CO 2 ) dimana nilai x=nilai absis titik sampel ; y= nilai ordinat titik sampel ; z=konsentrasi karbon dioksida. 3. Input Data X,Y,Z pada program Surfer METODOLOGI PENELITIAN Metodologi Penelitian. Penyusunan tahapan ini berdasarkan pada perkiraan akan adanya permasalahan dalam ide mencapai tujuan penelitian. Diharapkan dengan mengikuti metodologi yang telah dibuat, maka penelitian akan berjalan sistematis, terarah, dan mengurangi tingkat kesalahan pada saat penelitian. 8

9 Ide Penelitian : Pemetaan Konsentrasi CO 2 dari Konstribusi Kendaraan Bermotor di Kampus ITS Surabaya Studi Literatur : 1. Penelitian pendahulu tentang teori faktor emisi dari kendaraan bermotor 2. Pola Penyebaran Polutan di Udara 3. Faktor Meteorologis dalam Pencemaran Udara Persiapan Penelitian : 1. Persiapan alat dan bahan 2. Penentuan lokasi dan waktu sampling Pengambilan Data Sekunder : 1. Perhitungan Faktor Emisi 2. Peta ITS 3. Data Meteorologi Pengambilan Data Primer : Perhitungan jumlah dan jenis kendaraan bermotor yang melewati empat pintu masuk ke kawasan ITS Pengolahan Data Primer Pemetaan Konsentrasi Emisi Karbon dengan Progam Surfer 8 Analisa Data dan Pembahasan Kesimpulan dan Saran Penyusunan Laporan Gambar 2. Visualisasi Kerangka Penelitian 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Langkah Pertama. Perhitungan jumlah dan jenis kendaraan yang masuk ke ITS melalui 4 (empat) pintu masuk untuk menentukan jam puncak kendaraan. Dari hasil penelitian didapat jam puncak masuk pada pukul WIB dan jam puncak keluar WIB Langkah Kedua. Pembagian jalan-jalan di wilayah studi menjadi per ruas-ruas jalan yang ditentukan. 9

10 Langkah Ketiga. Rekapitulasi jumlah dan jenis kendaraan yang melewati ruas-ruas jalan yang telah ditentukan pada saat jam puncak masuk dan keluar. Tabel 5. Rekapitulasi Kendaraan saat Jam Puncak Masuk Ruas Panjang (m) Jumlah Sepeda Jumlah Mobil Motor Bensin Diesel I II IIa IIb III IIIa IIIb IIIc IV V VI VII VIII VIIIa VIIIb Sumber: Hasil Perhitungan Tabel 6. Rekapitulasi Kendaraan saat Jam Puncak Keluar Ruas Panjang (m) Jumlah Sepeda Motor Jumlah Mobil Bensin Diesel I II IIa IIb III IIIa IIIb IIIc IV V VI VII VIII VIIIa VIIIb Sumber: Hasil Perhitungan 10

11 Langkah Keempat. Pengkoversian jenis kendaraan menjadi satuan mobil penumpang (smp) berdasarkan Tabel 3. Langkah Kelima. Perhitungan debit emisi (gram/detik) di tiap ruas jalan yang telah ditentukan berdasarkan Persamaan 1 Tabel 7. Perhitungan Kekuatan Emisi (Q) saat Jam Puncak Masuk Mobil Ruas Panjang (m) Sepeda Motor (smp) Q Sepeda Motor Q Mobil (Bensin) Q Mobil (Solar) TOTAL (gr/det) Bensin (smp) Solar (smp) I ,37 4,29 1,33 20,98 II IIa ,53 0,30 0,18 2,01 IIb ,49 1,28 0,92 9,69 III IIIa ,51 0,20 0,00 0,71 IIIb ,26 0,10 0,00 0,36 IIIc ,95 0,71 0,00 1,67 IV ,64 2,59 0,55 5,79 V ,42 3,32 1,11 14,85 VI ,68 2,17 0,55 7,40 VII ,23 2,44 0,65 12,32 VIII VIIIa ,80 1,89 0,66 7,35 VIIIb ,51 0,28 0,11 0,90 Sumber: Hasil Perhitungan TOTAL 84,03 Tabel 8. Perhitungan Kekuatan Emisi (Q) saat Jam Puncak Keluar Ruas Panjang (m) Sepeda Motor (smp) Mobil Q Sepeda Motor Q Mobil (Bensin) Q Mobil (Solar) TOTAL (gr/det) Bensin (smp) Solar (smp) I ,87 4,29 1,33 18,42 II IIa ,38 0,30 0,18 1,72 IIb ,76 1,28 0,92 8,22 III 11

12 IIIa ,46 0,20 0,00 0,66 IIIb ,23 0,10 0,00 0,33 IIIc ,86 0,71 0,00 1,57 IV ,38 2,59 0,55 5,09 V ,41 3,32 1,11 12,95 VI ,22 2,17 0,55 6,51 VII ,33 2,44 0,65 10,91 VIII VIIIa ,33 1,89 0,66 6,36 VIIIb ,46 0,28 0,11 0,76 TOTAL 73,52 Langkah Keenam. Perhitungan sebaran polutan menggunakan Gauss Dispersion Model Line Source menggunakan Persamaan 2 di tiap ruas-ruas jalan yang telah ditentukan. Dari hasil analisa dan pembahasan, maka dapat dibuat suatu pemetaan penyebaran distribusi konsentrasi karbon dioksida (CO 2 ) di Kampus ITS. 12

13 Gambar 3. Hasil Overlay Pemetaan Konsentrasi Karbon Dioksida (CO 2 ) Hasil pemetaan dengan program memiliki beberapa asumsi, yaitu: Gambar 4. Hasil Pemetaan Manual Konsentrasi Karbon Dioksida (CO 2 ) Pemetaan ini menunjukkan konsentrasi karbon dioksida (CO 2 ) di tiap-tiap titik yang telah ditentukan Arah angin dari timur dengan kecepatan angin sebesar 5 m/det Stabilitas atmosfer pada saat pengambilan sampel ialah pada kondisi netral (D). Arah dan kecepatan angin antara daerah sumber dan penerima tidak bervairasi Tidak ada pencemar yang hilang dari kepulan, perubahan karena reaksi kimia diabaikan Sifat kimia senyawa yang dikeluarkan stabil dan tidak berubah di udara. 13

14 Pada sistem terjadi plume rise dengan laju emisi yang konstan dan kontinu. Kekuatan emisi (Q) yang digunakan untuk menghitung konsentrasi karbon dioksida (CO 2 ) dari jumlah kendaraan bermotor yang masuk melalui 4 (empat) pintu masuk ITS saat jam puncak ( WIB) sebesar 84,03 gram/detik. Perhitungan jumlah dan kendaraan bermotor dilakukan pada Apil KESIMPULAN Dari hasil analisa dan pembahasan dari penelitian ini, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Kekuatan emisi (Q) karbon dioksida (CO 2 ) dari kendaraan bermotor pada jam puncak masuk sebesar 84,03 gram/detik yang berasal dari sepeda motor sebesar 58,38 gram/detik (69,47%), mobil berbahan bakar bensin sebsar 19,58 gram/detik (23,3%), dan mobil berbahan bakar solar sebesar 6,07 gram/detik (7,23%). Pada jam puncak keluar sebesar 79,01 gram/detik, yang berasal dari sepeda motor sebesar 49,34 gram/detik (62,45%), mobil berbahan bakar bensin sebesar 23,41 gram/detik (29,63%) dan mobil berbahan bakar solar sebesar 6,25 gram/detik (7,92%) 2. Hasil pemetaan emisi kendaraan saat jam puncak masuk ( WIB) dapat diketahui konsentrasi terbesar berdasarkan program Surfer 9.0 berada pada koordinat x= ,66 BT dan y= , ,98 LS yaitu sebesar ± 1,35x10-3 gram CO 2 /m 3 dan secara manual berada pada blok III denga rata-rata konsentrasi karbon dioksida (CO 2 ) sebesar 1,30x10-3 gram CO 2 /m 3 14

15 DAFTAR KEPUSTAKAAN Anonim.A Air-Environment Impact Assessment (AIR-EIA).<URL: Anonim.B Peraturan Pemerintah Nomor 41 tahun 1999 tentang Pengendalian Pencemaran Udara. Anonim.C Intergovernmental Panel on Climate Change. Anonim.D Direktorat Bina Jalan Kota. Manual Kapasitas Jalan Indonesia. Direktorat Bina Marga Republik Indonesia. Boedisantoso, R Teknologi Pengendalian Pencemar Udara. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Reynolds, J P. J S Teris Handbook of Chemical and Environmental Engineering Calculations (Chapter 48 Dispersion, page ). John Wiley & Sons, Inc.,Publication. Canada. Soedomo, M Kumpulan Karya Ilmiah : Pencemaran Udara. Penerbit ITB Press, Bandung. Wardhana, W.A Dampak Pencemaran Lingkungan. Andi Offset. Yogyakarta. Yamin, M et.al Pencemaran Udara Karbon Monoksida dan Nitrogen Oksida Akibat Kendaraan Bermotor Pada Ruas Jalan Padat Lalu Lintas Di Kota Makassar. Simposium XII FSTPT UK Petra-Surabaya. 15