EVALUASI PERUBAHAN EMISI GAS NOX DAN SO 2 DARI KEGIATAN TRANSPORTASI DI KAMAL BANGKALAN AKIBAT PENGOPERASIAN JEMBATAN SURAMADU Oleh: Imam Yanuar 3308 100 045 Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2012 1
Latar Belakang Kabupaten Bangkalan merupakan tempat persinggahan jalur transportasi menuju kawasan tengah dan timur pulau Madura setelah kendaraan bermotor melalui penyeberangan Tanjung Perak (Surabaya) Ujung Kamal (Bangkalan) Kegiatan transportasi mempunyai kontribusi terhadap polusi udara atmosfer. Setiap liter bahan bakar yang dibakar akan mengemisikan sekitar 100 gram Karbon Monoksida: 30 gram, Oksida Nitrogen: 2,5 Kg, Karbon Dioksida dan berbagai senyawa lainnya termasuk senyawa sulfur (Hickman, 1999). Emisi NOx (Nitrogen oksida) adalah pelepasan gas NOx ke udara. Di udara, setengah dari konsentrasi NOx berasal dari kegiatan manusia (misalnya pembakaran bahan bakar fosil untuk pembangkit listrik dan transportasi. Sulfur diokside memiliki karakteristik bau yang tajam dan tidak terbakar diudara, sedangkan sulfur triokside merupakan komponen yang tidak reaktif. Hanya sepertiga dari jumlah sulfur yang terdapat di atmosfer merupakan hasil dari aktivitas manusia, dan kebanyakan dalam bentuk SO 2 (Fardiaz, 1992). Dengan dibangunnya jembatan Suramadu, aktifitas penyeberangan Tanjung Perak Ujung Kamal semakin berkurang karena banyak kendaraan bermotor yang memilih untuk melewati jembatan Suramadu daripada melalui penyeberangan Ferry 2
Rumusan Masalah Berapa jumlah kadar gas NO x dan SO 2 yang dihasilkan dari kegiatan transportasi di Kamal - Bangkalan sebelum dan setelah dioperasikannya Jembatan Suramadu Bagaimana perubahan kadar emisi gas NOx dan SO 2 yang dihasilkan dari kegiatan transportasi di Kamal - Bangkalan setelah dioperasikannya Jembatan Suramadu 3
Tujuan Menghitung jumlah kadar gas NO x dan SO 2 yang dihasilkan dari kegiatan transportasi di Kamal - Bangkalan sebelum dan setelah dioperasikannya Jembatan Suramadu Mengevaluasi perubahan kadar gas NOx dan SO 2 kegiatan transportasi di Kamal - Bangkalan. yang dihasilkan dari 4
Ruang Lingkup Batasan batasan yang yang dilakukan dalam tugas akhir ini adalah: Wilayah studi penelitian dilakukan di wilayah Kamal dan Bangkalan Parameter yang digunakan adalah konsentrasi gas NOx dan SO 2 dari kegiatan transportasi dengan jenis kendaraan berupa mobil penumpang (bensin dan diesel), sepeda motor, bus, truk yang melintasi arus jalan utama wilayah penelitian dengan titik titik sampel tertentu Variabel yang digunakan pada penelitian ini adalah: Jenis kendaraan yang melewati ruas jalan Jenis kendaraan adalah sepeda motor, mobil berbahan bakar bensin, mobil berbahan bakar diesel, truk, dan bus. Waktu pengambilan sampling Yaitu waktu pengambilan pada hari libur (Minggu) dan hari kerja (Senin, Selasa maupun Kamis) 5
Ruang Lingkup Penentuan titik sampel pengambilan data primer terdiri dari 3 sampel titik pengukuran, adapun pengukuran dilakukan pada Satu titik di ruas Jalan Raya Kamal (Kecamatan Kamal) Satu titik di ruas Jalan Suramadu (Kecamatan Labang) Satu titik di ruas Jalan Raya Burneh (Kecamatan Burneh) Periode pengambilan dilakukan dalam jam puncak dan hari puncak berdasarkan data sekunder. Dan untuk lokasi sampling yang tidak memiliki data sekunder maka dilakukan sampling selama 12 jam Alat yang digunakan adalah counter, yaitu alat untuk menghitung jumlah kendaraan bermotor yang melintas di wilayah pengambilan sampling. Pemetaan sumber emisi NO x dan SO 2 dilakukan dengan menggunakan program Surfer 8. 6
Manfaat Manfaat dari tugas akhir ini adalah untuk: Sebagai dasar bahan untuk evaluasi pembangunan jembatan yang serupa Sebagai informasi sumber emisi gas buang NOx dan SO 2 yang paling tinggi dari aktifitas transportasi di wilayah studi Kamal - Bangkalan 7
Tinjauan Pustaka Kegiatan Transportasi Kegiatan transportasi sudah dikenal sejak lama sebagai salah satu sektor yang memberikan dampak terhadap lingkungan dalam cakupan spasial dan temporal. Kabupaten Bangkalan merupakan pusat transportasi darat di Pulau Madura setelah melalui penyeberangan laut dari kota Surabaya. Pengertian Pencemaran Udara Pencemaran udara akibat kegiatan transportasi adalah akibat kegiatan transportasi di darat. Selain pencemar tersebut, kegiatan transportasijuga dapat menyebabkan adanya efek rumah kaca yang sering disebut global warming. 8
Tinjauan Pustaka Nitrogen Oksida Nitrogen oksida merupakan pencemar. Sekitar 10% udara setiap tahun adalah nitrogen oksida. Ada delapan kemungkinan hasil reaksi bila bereaksi dengan oksigen yang jumlahnya cukup banyak hanyalah tiga, yaitu N 2 O, NO, NO 2. Yang berhubungan dengan pencemaran udara adalah NO dan NO 2 (Fardiaz, 1992). Sulfur Oksida Polusi oleh sulfur diokside terutama disebabkanoleh dua komponen gas yang tidak berwarna, Yaitu sulfur diokside (SO 2 ) dan sulfur triokside (SO 3 ), dan keduanya disebut sebagai SOx. Sulfur diokside memiliki karakteristik bau yang tajam dan tidak terbakar diudara, sedangkan sulfur triokside merupakan komponen yang tidak reaktif. Hanya sepertiga dari jumlah sulfur yang terdapat di atmosfer merupakan hasil dari aktivitas manusia, dan kebanyakan dalam bentuk SO 2 (Fardiaz, 1992). 9
Tinjauan Pustaka Faktor Emisi Kendaraan Bermotor Faktor emisi dapat juga didefinisikan sebagai sejumlah berat tertentu polutan yang dihasilkan oleh terbakarnya sejumlah bahan bakar selama kurun waktu tertentu. Definisi tersebut dapat diketahui bahwa jika faktor emisi sesuatu polutan diketahui, maka banyaknya polutan yang lolos dari proses pembakarannya dapat diketahui jumlahnya persatuan waktu Surfer 8 Pada akhir penelitian ini untuk mempermudah informasi penyebaran konsentrasi emisi NOx dan SO 2. ini menggunakan program Surfer 8 untuk memudahkan dalam penggambarannya. Surfer 8 merupakan salah satu perangkat lunak produk Golden Software, Inc. Untuk pembuatan peta kontur dan pemodelan tiga dimensi yang didasarkan padaa grid, perangkat lunak ini berperan besar dalam pemetaan kawasan 10
Ide Penelitian: Evaluasi Perubahan Emisi Gas NOx dan SO 2 dari Kegiatan Transportasi di Kamal Bangkalan Akibat Pengoperasian Jembatan Suramadu Metodologi Penelitian Studi Literatur: Teori emisi gas buang Teori sistem transportasi Pencemaran Udara Metode Sampling Lalu lintas Persiapan Penelitian: Persiapan alat dan bahan Penentuan lokasi titik sampling Penentuan waktu penelitian Pengambilan Data Primer Perhitungan jumlah dan jenis kendaraan yang melewati jalan arteri dan lokal di kawasan Bangkalan dengan Traffic Counting Pengambilan Data Sekunder Peta Kabupaten Bangkalan dari Jurusan Geomatika Data jumlah kendaraan bermotor yang menggunakan jasa penyeberangan Ferry (PT. ASDP) Data jumlah kendaraan yang melewati jembatan Suramadu dari Jasa Marga Data volume kendaraan dari Dishub Kabupaten Bangkalan A B 11
Metodologi Penelitian A B Pengolahan Data Primer dan Sekunder Pemetaan Konsentrasi Emisi NOx dan SO 2 dengan Program Surfer 8 Validasi Peta Analisa Data dan Pembahasan Kesimpulan dan Saran Penyusunan Laporan 12
Metodologi Penelitian Tabel Faktor Emisi Jenis Kendaraan Bermotor Tipe kendaraan/bahan bakar Bensin: Faktor emisi (gram/liter) NOx CH 4 NMV OC CO N 2 O CO 2 Catatan (km/l) Kendaraan penumpang 21,35 0,71 53,38 462,63 0,04 2597,86 Aaa 8,9 Kendaraan niaga kecil 24,91 0,71 49,82 295,37 0,04 2597,86 Ass 7,4 Kendaraan niaga besar 32,03 0,71 28,47 281,14 0,04 2597,86 Ass 4,4 Sepeda motor 7,12 0,71 85,41 427,05 0,04 2597,86 Ass 19,6 Diesel: Kendaraan penumpang 11,86 0,08 2,77 11,86 0,16 2924,9 Ass 13,7 Kendaraan niaga kecil 15,81 0,04 3,95 15,81 0,16 2924,9 Ass 9,2 Kendaraan niaga besar 39,53 0,24 7,91 35,57 0,12 2924,9 Ass 3,3 Lokomotif 71,15 0,24 5,14 24,11 0,08 2964,43 Catatan: *) liter ekuivalen terhadap bensin, Sumber: Dikompilasi dari IPCC (1996) 13
Metodologi Penelitian Tabel Faktor Emisi Jenis Kendaraan Bermotor Kategori SO 2 (g/km) Sepeda motor 0,008 Mobil penumpang, Bensin 0,026 Mobil penumpang, solar 0,44 Bus 0,93 Truck 0,82 Angkot 0,029 14
Tabel Konsumsi Energi Spesifik Kendaraan Bermotor Metodologi Penelitian No. Jenis Kendaraan 1. Mobil Penumpang 2. Bus Besar Konsumsi Energi Spesifik (liter/100 km) - Bensin 11,79 - Diesel/solar 11,36 - Bensin 23,15 - Diesel/solar 16,89 3. Bus Sedang 13,04 4. Bus Kecil - Bensin 11,35 - Diesel/solar 11,83 5. Bemo, Bajaj 10,99 15
Lanjutan Tabel Konsumsi Energi Spesifik Kendaraan Bermotor Metodologi Penelitian No. 6. Taksi Jenis Kendaraan Konsumsi Energi Spesifik (liter/100 km) - Bensin 10,88 - Diesel/solar 6,25 7. Truk Besar 15,82 8. Truk Sedang 15,15 9. Truk Kecil - Bensin 8,11 - Diesel/solar 10,64 16
Gambaran Umum Kabupaten Bangkalan Kabupaten Bangkalan merupakan pusat kegiatan ekonomi di Pulau Madura dengan keberadaan Pelabuhan Kamal yang menghubungkan Pulau Jawa dengan Pulau Madura. Fungsi dominan Kabupaten Bangkalan adalah sebagai pusat kegiatan komersial, finansial, perdagangan, dan transportasi. Penentuan Titik Sampling Jumlah lokasi titik sampling yang diambil pada tugas akhir ini sebanyak tiga (3) titik sampling, yaitu pada ruas jalan Kamal, ruas jalan Burneh, dan ruas jalan Suramadu. Namun pada penelitian ini dilakukan pembeda waktu sampling untuk membandingkan perubahan pada hari kerja dan hari minggu 17
Penentuan Waktu Survey Pengambilan waktu survey ditentukan berdasarkan jam puncak pada masing-masing jalan yang akan disurvey dan dilakukan pada hari Senin (hari kerja) dan hari Minggu (hari libur) sebagai perbandingan hari. 18
Contoh penentuan waktu survey di Jalan Kamal Grafik Lalu Lintas Jalan Suramadu hari Selasa (PT. Jasa Marga, 2012) Grafik pada Gambar 4.2 menunjukkan bahwa jumlah kendaraan terbanyak terdapat pada pukul 17.00 18.00 WIB. Jadi, survey di Jalan Suramadu dilakukan pada hari Minggu dan Kamis pukul 17.00 18.00 WIB. 19
Contoh penentuan waktu survey di Jalan Kamal Tanggal 15 April 2012 Surveyor Agil, Imam, Ryan Ruas Jalan Suramadu Arah Surabaya no waktu Sepeda Motor Mobil Penumpang (bensin) Mobil Penumpang (solar) Niaga Kecil Bensin Niaga Kecil solar Truk Kecil Truk Besar Bus 1 16.00-16.15 195 68 10 5 3 11 3 2 16.15-16.30 270 78 15 5 4 5 9 3 16.30-16.45 285 92 17 3 4 12 4 4 16.45-17.00 439 71 5 4 6 7 3 5 17.00-17.15 492 68 11 1 7 8 6 17.15-17.30 494 93 5 1 7 4 1 6 7 17.30-17.45 547 89 2 3 14 13 1 2 8 17.45-18.00 383 61 1 1 5 5 3 9 18.00-18.15 373 57 1 3 5 7 4 3 10 18.15-18.30 293 57 0 1 5 13 2 2 11 18.30-18.45 325 52 1 3 14 15 1 12 18.45-19.00 272 73 1 2 12 12 3 2 Jumlah 4368 859 69 32 86 112 11 38 Hasil Traffic Counting kendaraan di Jalan Suramadu Arah Surabaya 20
Perhitungan Emisi Karbon dengan Konversi dan Tanpa Konversi ke Satuan Mobil Penumpang Dari hasil survey counting kendaraan kemudian dilakukan perhitungan rata-rata dari tiap jenis jalan selama 1 jam kemudian dinormalisasikan ke dalam satuan mobil penumpang dengan cara mengalikan jumlah kendaraan yang telah disurvey dengan faktor konversi. Perhitungan Jumlah Kendaraan Rata-rata tiap Jalan Perhitungan jumlah kendaraan rata-rata tiap jalan diperoleh dengan menganalogikan data sekunder yang didapat (data dari Dinas Perhubungan Kabupaten Bangkalan, PT. Jasa Marga wilayah Suramadu, dan PT. ASDP Ujung Kamal) dengan data primer survey volume kendaraan selama tiga jam puncak. Berikut langkah perhitungan jumlah kendaraan rata-rata tiap ruas jalan: 21
Data Sekunder dan Data Primer pada Jam Puncak Jalan yang tidak memiliki data sekunder per jam maka dilakukan survey selama 12 jam untuk mengetahui total kendaraan rata-rata per hari. Dari data sekunder dan primer tersebut akan diambil volume kendaraan selama satu jam pada jam puncak dan digunakan dalam perhitungan rasio analogi. Rasio Analogi Penganalogian ini dilakukan karena data primer yang didapat dari survey memiliki kondisi waktu yang berbeda (perbedaan waktu survey). Contoh perhitungannya adalah: Perhitungan rasio analogi pada Jalan Suramadu hari Kerja untuk jenis kendaraan sepeda motor: Data primer jumlah sepeda motor pada jam puncak = 1854 kendaraan/jam Data sekunder jumlah kendaraan sepeda motor pada jam puncak = 2488 kendaraan/ jam 22
Sehingga didapatkan nilai rasio analoginya: Rasio analogi = 1854 kendaraan/ jam 2488 kendaraan/jam = 0,77 Total Kendaraan Rata-rata Tiap Ruas Jalan Contoh perhitungannya adalah: Perhitungan total kendaraan rata-rata pada Jalan Suramadu untuk jenis kendaraan sepeda motor: Rasio analogi = 0,77 Total kendaraan rata-rata data sekunder = 1149 kendaraan/jam Total kendaraan sepeda motor rata-rata tiap jalan = 0,77 x 1149 kendaraan/jam = 889 kendaraan/jam 23
Contoh perhitungan total kendaraan rata-rata tiap jenis kendaraan pada Jalan Suramadu dapat dilihat pada Tabel Jenis Kendaraan Data Jam Puncak Primer (kendaraan/jam) Data Jam Puncak Sekunder (kendaraan/jam) Rasio Analogi Rata-rata Kendaraan Data Sekunder per Jam (kendaraan/jam) Total Kendaraan Rata-rata (kendaraan/jam) Spd. Motor 1854 2488 0.77 1149 889 Mobil Penumpang Bensin 376 425 1.05 222 233 Mobil Penumpang Solar 25 28 1.06 16 17 Niaga Kecil Bensin 28 32 1.05 17 18 Niaga Kecil Solar 43 49 1.07 33 35 Truk Kecil 108 122 1.05 63 66 Truk Besar 22 163 0.15 88 13 Bus 5 6 1.09 5 5 Jumlah 1277 24
Perhitungan Beban Emisi NO x dan SO 2 Contoh perhitungan jumlah emisi gas NOx dan SO 2 rata-rata pada Jalan Suramadu dari kendaraan sepeda motor adalah: Jumlah kendaraan rata-rata (n) = 1081 kendaraan/jam Faktor emisi (FE) NOx = 7,12 g/liter, dimana faktor emisi yang digunakan adalah faktor emisi untuk jenis kendaraan sepeda motor. Faktor emisi (FE) SO 2 = 0,008 g/km, dimana faktor emisi yang digunakan adalah faktor emisi untuk jenis kendaraan sepeda motor. Konsumsi bahan bakar (K) sepeda motor = 2,66 liter/100 km = 0,0266 liter/km Jumlah emisi NOx rata-rata Q = n x FE x K = 1081 kendaraan/jam x 7,12 g/liter x 0,0266 liter/km = 0,20 kg/jam.km 25
Jumlah emisi SO 2 rata-rata Q = n x FE = 1081 kendaraan/jam x 0,008 g/km / 1000 = 0,0086 kg/jam.km 26
Perhitungan Emisi gas NOx dan SO 2 Rata-rata Tiap Jenis Kendaraan pada Jalan Suramadu pada hari Minggu Jenis Kendaraan n (kendaraan/ jam) Faktor Emisi NOx (gram/liter) Faktor Emisi SO2 (gram/km) Konsumsi Energi Spesifik (liter/100 km) Emisi NOx Rata-rata (kg/jam.km) Emisi SO2 Rata-rata (kg/jam.km) Spd. Motor 1081 7.12 0.008 2.66 0.20 0.0086 Mobil Penumpang Bensin 388 21.35 0.026 11.79 0.98 0.0101 Mobil Penumpang Solar 50 11.86 0.440 11.36 0.07 0.0220 Niaga Kecil Bensin 16 24.91 0.029 11.79 0.05 0.0005 Niaga Kecil Solar 34 15.81 0.820 11.36 0.06 0.0279 Truk Kecil 43 39.53 0.820 10.64 0.18 0.0353 Truk Besar 6 39.53 0.820 15.82 0.04 0.0049 Bus 16 39.53 0.930 16.89 0.11 0.0146 Total beban emisi 1.68 0.12 27
Perhitungan Konversi Beban Emisi Gas NOx dan SO 2 ke Emisi Udara Ambien Setelah menghitung beban emisi yang dihasilkan dari aktifitas transportasi di tiap ruas jalan, maka selanjutnya adalah mengkonversi beban emisi gas NOx dan SO 2 ke emisi udara ambien gas NOx dan SO 2 untuk mengetahui pola persebarannya pada saat dipetakan dalam program Surfer 8 C = 2 * Q/((2*π)^1/2 σ z x V) x exp -1/2 (He/σ z)^2 ) Keterangan : C = Konsentrasi Ambien (gram/m 3 ) Q = Hasil Emisi (gram/jam.km) σ z = Koefisien Dispersi Vertikal (m) V = Kecepatan Angin (m/s) He = Tinggi Sumber Emisi (m) Berikut adalah contoh perhitungan NOx menggunakan permodelan hukum Gauss pada Jalan Suramadu hari kerja. C = 2 * Q/((2*π)^1/2 σ z x V) x exp -1/2 (He/σ z)^2 ) = 2 * 79502,29/((2*π)^1/2 217 x 1,54) x exp -1/2 (0,4/217)^2 ) = 0,00018 gram/m 3 28
Setelah mendapatkan konsentrasi ambien selanjutnya, mengkonversi satuan gram/m 3 menjadi ml/m 3 (ppm). Berikut contoh perhitungannya. ppm = C x 1 mol/bm x 22,4 L/1mol = 0,00018 gram/m 3 x (1mol/44gram) x (22,4L/1mol) = 0,092 ml/m 3 = 0,092 ppm Setelah diketahui Emisi Udara Ambien Gas NOx dan SO 2 pada beberapa ruas jalan maka dapat dipetakan dengan program Surfer 8.0 dengan satuan µg/m 3. Berikut adalah hasil pemetaan dari program Surfer 8.0 29
Hasil Pemetaan Emisi NOx hari kerja sebelum beroperasi Jembatan Suramadu 30
Hasil Pemetaan Emisi NOx hari libur sebelum beroperasi Jembatan Suramadu 31
Hasil Pemetaan Emisi SO 2 hari kerja sebelum beroperasi Jembatan Suramadu 32
Hasil Pemetaan Emisi SO 2 hari libur sebelum beroperasi Jembatan Suramadu 33
Hasil Pemetaan Emisi NO x hari kerja setelah beroperasi Jembatan Suramadu 34
Hasil Pemetaan Emisi NO x hari libur setelah beroperasi Jembatan Suramadu 35
Hasil Pemetaan Emisi SO 2 hari kerja setelah beroperasi Jembatan Suramadu 36
Hasil Pemetaan Emisi SO 2 hari libur setelah beroperasi Jembatan Suramadu 37
Kesimpulan Kesimpulan dari penelitian tugas akhir ini adalah: Besarnya total perkiraan beban emisi gas NO x yang dihasilkan dari kegiatan transportasi di jalan Kamal sebelum beropersi Jembatan Suramadu pada hari Kerja adalah sebesar 21840,72 gram/jam.km dan SO 2 sebesar 2436,53 gram/jam.km Sedangkan pada hari Minggu beban emisi NO x yang dihasilkan sebesar 15301,58 gram/jam.km dan SO 2 sebesar 1424,02 gram/jam.km. Besarnya total perkiraan beban emisi Gas NO x yang dihasilkan dari kegiatan transportasi di jalan Kamal setelah beroperasi Jembatan Suramadu pada hari Kerja adalah sebesar 754,08 gram/jam.km dan SO 2 sebesar 61,81 gram/jam.km, sedangkan pada hari Minggu beban emisi NOx yang dihasilkan sebesar 645,18 gram/jam.km dan SO 2 sebesar 52,40 gram/jam.km. 38
Kesimpulan Terjadi penurunan kadar emisi gas NOx dan SO 2 di Jalan Kamal akibat pengoperasian Jembatan Suramadu, hal ini terbukti dengan perbedaan jumlah kadar emisi yang sangat drastis dimana sebelum beroperasinya Jembatan Suramadu besar kadar emisi gas NOx sebesar 21840,72 gram/jam.km dan SO 2 sebesar 2436,53 gram/jam.km sedangkan setelah beroperasinya Jembatan Suramadu besar kadar emisi gas sebesar 754,08 gram/jam.km dan SO 2 sebesar 61,81 gram/jam.km dengan prosentase penurunan sebesar 96-97%. 39
Saran Saran yang dapat direkomendasikan untuk studi mengenai penelitian ini adalah: Perlu adanya data sekunder yang membedakan jenis kendaraan berbahan bakar bensin dengan kendaraan berbahan bakar solar serta pusat informasi yang mengakomodasi seluruh kebutuhan data yang dipergunakan untuk memudahkan melihat perubahan kecenderungan beban emisi secara cepat dan mudah. 40
SEKIAN 41