Blog Archives

Potensi Implementasi Teknologi Biogas dalam Pengolahan Limbah Cair Organik Dalam Rangka Penurunan Emisi Gas Rumah Kaca dan Pengembangan Program Desa Mandiri Energi

Limbah cair organic tahu sebanyak 20 juta meter kubik dengan kadar COD sekitar 16,000 mg/liter dapat  menjadi beban lingkungan yang dapat menimbulkan efek negative bagi manusia dan lingkungan, namun jika diolah dengan teknologi yang tepat, limbah cair organic dapat menjadi sumber bahan baku energi terbarukan yang memiliki potensi pemanfaatan yang sangat luas bagi masyarakat, sekaligus mengurangi vulnerabilitas masyarakat akibat semakin mahalnya bahan bakar fosil. Berdasarkan perhitungan yang memasukan parameter pengurangan emisi akibat pengurangan emisi CH4 akibat pengolahan limbah, pengurangan emisi N2O akibat penggantian pupuk kimia, dan pengurangan emisi CO2 akibat penggantian bahan bakar LPG, limbah cair tahu di Indonesia akan mampu menyumbang penurunan emisi sekitar  866,804.16 ton  CO2eqv.  Jumlah unit rumah tangga yang bisa dipenuhi kebutuhannya oleh biogas diperkirakan akan mencapai 362,327 unit, dengan potensi penghematan LPG sebesar 1,086 tabung LPG seukuran 3 kg per bulan atau 3,260 ton LPG per bulan.

Di Desa Kalisari tempat pertama kali teknologi biogas ini diimplementasikan, pengurangan emisi yang bisa dicapai adalah sekitar 754 ton CO2eqv dari total potensi 3,537 ton CO2 eqv atau sekitar 21%. Selain itu, jumlah rumah yang mampu dihidupi oleh biogas sekitar 88 Rumah tangga 25% dari total potensinya. Berdasarkan pertimbangan penggunaan sumber energi terbarukan untuk menggantikan bahan bakar fosil, dengan jumlah tersebut Desa Kalisari sebenarnya bisa dikategorikan sebagai Desa Mandiri Energi. Dengan demikian, implementasi teknologi ini juga mampu mendorong tumbuhnya desa-desa yang mandiri energi di Indonesia.

Dengan mempertimbangkan potensi limbah cair organic tahu saja, nilai pengurangan emisi sudah cukup besar. Jika ditambah lagi dengan manfaat-manfaat signifikan lainnya terutama lingkungan yang hingga saat ini masih belum dimasukan ke dalam perhitungan ekonomi dari sebuah teknologi ramah lingkungan, maka daya tarik teknologi ini akan lebih besar lagi. Jika teknologi sejenis didiseminasikan untuk mengolah jenis limbah organic lainnya di Indonesia terutama limbah yang mengandung kadar organic tinggi seperti limbah tapioca, limbah gula, serta limbah cair dari industri minyak kelapa sawit, maka potensinya akan lebih besar lagi. Ke depannya, teknologi fixed bed reactor akan menjadi teknologi yang prospektif di sektor energi dan lingkungan

Advertisements

Pelatihan Sosialisasi Teknologi Biogas untuk Pengolahan Limbah Cair Tahu di Kabupaten Banyumas

Dalam rangka pembangunan IPAL Tahu dengan teknologi fermentasi anaerobik menjadi biogas sebagai energi alternatif terbarukan untuk masyarakat, Pusat Teknologi Lingkungan BPPT diberikan tugas untuk melaksanakan pendampingan bagi stakeholder pembangunan IPAL dalam diseminasi teknologi biogas dengan menggunakan reaktor unggun tetap.

Program ini terwujud dari kerjasama antara PTL BPPT, BLH Kab Banyumas dan Kemenristek melalui program insentif PKPP Kemenristek Tahun 2012. Dalam hal ini Kemenristek membiayai dana pelatihan dan pendampingan yang dilakukan BPPT terhadap Kab Banyumas dalam membangun IPAL yang baru, sementara BLH Banyumas berperan sebagai stakeholder utama dalam pembangunan IPAL. Fungsi ini merupakan peran yang dijalankan oleh BPPT sebagai institusi pemerintah dalam hal alih teknologi atau diseminasi teknologi. Teknologi yang menjadi objek dalam program ini adalah teknologi pengolahan limbah cair tahu secara anaerobik menghasilkan biogas yang dapat dimanfaatkan secara baik oleh masyarakat. Teknologi ini telah menuai perhatian karena keberhasilan penerapannya pada program implementasi teknologi yang ramah lingkungan akibat pengendalian pencemaran limbah cair industri tahu dan juga substitusi bahan bakar fosil. Tidak hanya itu, program ini juga telah cukup berhasil meningkatkan pemahaman dan minat masyarakat dalam pengelolaan lingkungan yang semakin baik.

Pada tahun 2009 dan tahun 2010, BPPT bekerja sama dengan Kemenristek telah membangun 4 unit percontohan reaktor unggun tetap di 2 daerah Banyumas, yaitu 2 reaktor untuk mengolah limbah cair industri tahu di Desa Kalisari,  1 reaktor untuk mengolah limbah cair industri tahu di Desa Cikembulan, dan 1  reaktor untuk mengolah limbah cair industri tapioka di Desa Gumelar. Unjuk kerja keempat reaktor ini sedemikian baiknya sehingga untuk unit biogas dari limbah tahu saja, telah ada sebanyak 52 Rumah Tangga yang dapat menggunakan biogas sebagai pengganti LPG dalam aktifitas harian mereka.

Program pembangunan IPAL yang baru yang dimulai tahun 2012 ini adalah program diseminasi dari keberhasilan implementasi teknologi biogas yang diterapkan sebelumnya, sehingga Pemda Kab Banyumas bermaksud memperbanyak reaktor tersebut sehingga lebih jauhnya diharapkan bahwa Desa- Desa di Kab Banyumas yang terkenal dengan industri tahu yang dimilikinya dapat mencukupi kebutuhan energi hariannya sekaligus dapat mengendalikan pencemaran lingkungan akibat industri tahu itu sendiri.

Program pendampingan dan diseminasi teknologi yang dilakukan oleh BPPT dimaksudkan untuk Read the rest of this entry

Menggagas Pembangunan Integratif Sosial Ekonomi dalam Konteks Penguatan Pembangunan Lingkungan Hidup Indonesia

Hasil diskusi “Menggagas Pembangunan Integratif Sosial Ekonomi dalam Konteks Penguatan Pembangunan Lingkungan Hidup Indonesia”

(sebuah review MP3EI dilihat dari aspek lingkungan dan sosial)

Hotel Borobudur, Kamis, 31 Mei 2012

Bersama: Prof. Dr Emil Salim, Dr. M. Hasroel Thayeb, APU., Prof. Ir. Surna Tjahja Djajadiningrat

Indonesia adalah Negara berkembang yang membutuhkan pembangunan di berbagai aspek kehidupan. Pembangunan yang telah dimulai sejak masa kemerdekaan hingga kini terus mengalami perubahan dari segi konsep maupun output, mulai dari konsep repelita hingga kini MP3EI (Master Plan Percepatan dan Perluasan Pembangunan Ekonomi Indonesia). Namun, pembangunan yang telah ada masih banyak menyisakan PR karena masih banyak masalah yang dihadapi bangsa Indonesia, termasuk di dalamnya adalah aspek lingkungan dan social yang masih belum jadi perhatian sehingga terjadi kerusakan alam di mana-mana sementara pembangunan social masyarakat juga tidak imbang dengan adanya pembangunan fisik. Selain itu masalah yang lain adalah adanya kesenjangan pembangunan antara satu wilayah dengan wilayah di seluruh bagian Indonesia, terutama Indonesia Timur. Hal ini menjadi titik evaluasi bagi konsep pembangunan yang sekarang sedang dicanangkan, termasuk konsep MP3EI yang mulai dicanangkan pada masa pemerintahan Presiden SBY.

Kebutuhan pembangunan yang berkelanjutan (mampan/sustainable) dan memperhatikan aspek pembangunan social masyarakat tanpa destruksi lingkungan kini telah disadari oleh banyak pihak. Oleh karena itu menjadi hal yang sangat penting evaluasi MP3EI ditinjau dari 3 sudut pandang yakni social dan lingkungan. Lagipula kini telah terjadi pergeseran pemahaman bahwa indicator kemajuan suatu bangsa tidak lagi dilihat dari GDP melainkan well-being indicator yang tak hanya menekankan aspek ekonomi semata melainkan juga aspek perhatian terhadap lingkungan dan social masyarakat.

Karakteristik Indonesia yang luar biasa tidak ada duanya telah menjadikan Indonesia sebagai negeri yang memiliki potensi yang sangat banyak, ntah itu dilihat dari segi sumber daya alam baik darat maupun lautan, sumber daya manusia yang melimpah yang menjadi modal dalam industri padat karya, dan masih banyak lagi potensi yang lainnya. (ketiga pembicara menyampaikan dengan sangat baik dan inspiratif bagaimana istimewanya Indonesia)

Bapak Prof Dr Emil Salim menyatakan konsep pembangunan nusantara dengan nama Read the rest of this entry

Green Creative Technology Ala Belanda untuk Menghadapi Fenomena Perubahan Iklim

Kreatifitas memang telah lekat menjadi karakter khas Negara Belanda. Berbagai produk kreatif mulai dari produk jasa, produk barang, hingga produk teknologi memiliki nuansa kreatifitas yang sangat tinggi. Belanda yang hanya memiliki luas wilayah sebesar 33,893 km2 dan 16.7 juta penduduk itu mampu menjadi jajaran Negara terbaik di dunia dalam berbagai kategori, misalnya tahun 2010 Belanda menjadi Negara dengan ekonomi terbaik ke-8 dalam World Globalization Index, meraih peringkat ke-5 dalam digital economy rankings yang diadakan oleh Economist’s Intelligence Unit, serta dalam bidang teknologi, produk pangan, dan lainnya.

Berbagai hambatan dan tantangan yang Belanda rasakan misalnya kondisi topografis negara dengan titik terendahnya 6.7 meter di bawah permukaan laut mengharuskan Belanda berpikir sangat keras untuk menaklukannya. Dengan adanya kerja keras yang gigih dan dengan penggunaan daya pikir yang menakjubkan, mereka mampu menelurkan gagasan-gagasan brilian, inovatif, dan kreatif yang justru memunculkan mereka di kalangan dunia sebagai negara yang sangat maju.

Kreatifitas jugalah yang memacu inovasi-inovasi teknologi Belanda sehingga mereka menjadi kiblat teknologi. Berbagai penelitian, teori ilmiah, hukum fisika, dan produk teknologi berhasil menguasai pasar dunia. Namun, penyadaran tinggi terhadap kreatifitas dan inovasi teknologi tidak membuat mereka Read the rest of this entry

Pengembangan Biogas dari Limbah Industri Tahu untuk Mendukung Desa Mandiri Energi Dan Mitigasi Gas Rumah Kaca

Masalah perubahan iklim yang disebabkan oleh kian bertambahnya emisi gas rumah kaca yang sudah melebihi batas ambang dan daya dukung lingkungan kini menjadi masalah bersama yang dihadapi oleh warga di seluruh dunia. Mengingat Indonesia memiliki tingkat vulnerabilitas yang cukup tinggi terhadap dampak perubahan iklim disebabkan oleh kondisi geografis dan sosiologis, maka harus ada aksi nyata yang mampu mencegah pertambahan emisi gas rumah kaca di Indoensia. Dan untuk hal ini, terdapat berbagai sector dan potensi yang dapat ditilik sebagai kesempatan untuk mereduksi gas rumah kaca. Misalnya dalam sector pengolahan limbah. Sebagaimana kita ketahui bahwa pengolahan limbah industry di Indonesia memiliki profil yang tidak terlalu baik. Masih banyak permasalahan lingkungan seperti pencemaran, penurunan kualitas kesehatan lingkungan dan masyarakat yang ditimbulkan oleh kurang baiknya kualitas penanganan limbah di Indonesia. Padahal selain berdampak pada kesehatan lingkungan dan manusia itu sendiri, dalam konteks dampak dalam periode jangka panjang, emisi gas rumah kaca yang ditimbulkan dapat menjadi momok yang cukup menakutkan. Dengan demikian, sudah jelas bagi kita semua, penanganan limbah industry menjadi satu hal yang perlu diperhatikan.

Dalam konteks lingkungan atau yang lebih luas, selain masalah limbah, Indonesia juga memilki masalah energy yang juga menjadi masalah yang juga harus ada solusinya. Energy Indonesia  yang masih sangat bergantung pada sumber energy tidak terbarukan seperti bahan bakar fosil yang juga mengeluarkan emisi gas rumah kaca. Seperti yang dilaporkan oleh Kementerian ESDM pada tahun 2009 rata-rata produksi minyak bumi dan kondensat sebesar 963.269 barel per hari (bph), sedangkan menurut laporan BP Migas produksi minyak secara nasional pada tahun 2010 hanya naik pada kisaran 965.000 bph. Artinya terdapat angka kenaikan hanya 1.731 bph. Selain itu pesatnya pembangunan di bidang teknologi, industri, dan informasi memicu peningkatan kebutuhan masyarakat akan energi. Ketimpangan antara tingkat produksi dan konsumsi energi tersebut berakibat pada terjadinya indikasi krisis energi skala nasional.

Produksi energi nasional yang masih bertumpu pada Read the rest of this entry

Peran Ilmu Teknik Kimia dalam Penerapan Produksi Bersih

Read the rest of this entry

Dioksin, Furan (PCDD,PCDF) dan sekelumit informasi tentangnya

  1. 1. Pendahuluan

Polychlorinated dibenzo-p-dioksin (PCDD) dan polychlorinated dibenzofuran (PCDF) adalah kontaminan yang terdeteksi dalam hampir semua kompartemen di dalam ekosistem global dalam jumlah yang sangat kecil. Senyawa-senyawa ini dikategorikan ke dalam partikel yang menimbulkan pengaruh yang cukup signifikan bagi lingkungan. Berlawanan dengan senyawa kimia yang lainnya yang juga berpengaruh pada lingkungan seperti polychlorinated biphenyls (PCB), polychlorinated naphthalenes (PCN), dan polychlorinated pesticides seperti DDT, pentachlorophenol (PCP) atau yang lainnya, PCDD/PCDF tidak pernah diproduksi dengan sengaja. Keduanya terbentuk sebagai produk sampingan dari sejumlah industri dan proses pembakaran.

Istilah dioksin lebih sering digunakan dan mengacu kepada 75 kongener dari poly-chlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDD) dan 135 bentuk dari polychlorinated dibenzofurans (PCDF) . Terdapat dua kelompok yaitu planar dan tricylic ethers yang memiliki 8 atom Cl yang menempel pada atom karbon no 1hingga 4 dan 6 hingga 9 (Lihat Gambar 1). terdapat 210 senyawa, 17 bentuk yang dapat memiliki Cl pada akhir posisi 1,3,7, dan 8 pada molekul induk-nya. Ketujuhbelas kongener bersifat racun untuk makhluk hidup, tahan serangan kimia, biologis maupun kimia, serta dapat terakumulasi dalam lingkungan, dan dalam organisme hidup seperti hewan dan manusia. Bentuk 2,3,7,8-TCDD (2,3,7,8-Cl4DD) juga diberikan nama seveso dioksin yang merupakan senyawa buatan manusia yang paling beracun. Di samping sumber antropogenis, enzim bisa menjadi media untuk pembentukan PCDD dan PCDF dari 2,4,5 dan 3,4,5-triklorofenol yang ditunjukan secara in vitro melalui formasi biogenis dalam lumpur sampah, kompost, dan sebagainya. Belakangan ini, dioksin juga bisa ditemukan dalam pembentukan secara alami dari tanah liat di beberapa bagian daerah di bumi.

  1. 2. Sifat Fisik dan Kimia

Baik PCDD maupun PCDF dapat memiliki antara satu dan 8 atom klorin yang terikat pada molekul dibenzo-p-dioksin atau molekul dibenzofuran. Pola penggantian ini menghasilkan 8 homolog dan 75 kongener untuk PCDD dan 135 kongener untuk PCDF. Tabel 1 menunjukan jumlah isomer yang mungkin dalam setiap kelompok homolog.

Sejak tahun 1970-an, kongener PCDD dan PCDF dikenali dengan sebagian besar informasi yang tertuju pada bentuk kongener 2,3,7,8-Cl4DD. Dan kini ke-17 bentuk 2,3,7,8-kongener tersubstitusi tersedia secara komersial, baik dalam bentuk individual maupun dalam bentuk campuran. Pengentahuan tentang nilai-nilai dalam parameter tertentu yang mengkarakterisasi sifat dari senyawa tunggal PCDD/PCDF dibutuhkan dengan tujuan untuk memperkirakan sifatnya dalam campuran yang ditemukan dalam lingkungan. Namun, mengukur nilai-nilai kongener PCDD/PCDF adalah langka. Adapun sifat fisika dan kimia dioksin dan furan yang dapat dihitung atau dikendalikan:

  1. Tekanan uap rendah (rentang dari 4.010– 8 mm Hg untuk  2,3,7,8-Cl4DF sampai 8.2X10–1 3 mm Hg untuk  Cl8DD)
  2. Kelarutan yang sangat rendah dalam air (rentang dari 419 ng L–1 for 2,3,7,8-Cl4DF,  7.9 dan 19.3 ng L–1 untuk 2,3,7,8-Cl4DD sampai 0.074 ng L–1);
  3. Solubilitas dalam material organik atau matriks lemak (Nilai log Koc untuk 2,3,7,8- Cl4DD ada di antara 6.4 dan 7.6)

  1. 3. Pengaruh pada Lingkungan

3.1 Pengetahuan Umum

PCDD/PCDF adalah pencemar multimedia yang jika sekali terlepas ke lingkungan akan mengganggu berbagai keseimbangan komponen lingkungan. Mengacu pada lipofilisitas (kemampuan untuk bersifat lipofilik) dan kelarutan dalam air yang begitu rendah, PCDD/PCDF terutama terikat pada partikulat dan material organic dalam tanah dan sedimen, dan dalam biota, mereka terkonsentrasi dalam jaringan lemak. Dalam udara, sebagai senyawa semi-volatil, PCDD/PCDF dapat hadir dalam fasa gas maupun terikat dalam partikel senyawa lain. Dua kunci parameternya dalah tekanan uap kongener dan temperatur udara lingkungan menentukan partisi antara gas dengan partikel. Khususnya ketika musim panas(musim semi di hemisfer /belahan bumi utara), kongener terklorinasi rendah cenderung ditemukan secara pre-dominan dalam fasa uap. PCDD/PCDF dalam fasa uap dapat memicu transformasi fotokimia dengan proses deklorinasi yang membawa pada proses yang membuat kongener bersifat lebih beracun jika kongener okta- dan hepta- chlorinated terurai menjadi tetra dan penta- chlorinated dan akhirnya membentuk senyawa non-toksik dengan hanya 3 atau kurang dari 3 atom klorin. PCDD/PCDF menempel pada material yang tahan penguraian.

Dalam rantai makanan terrestrial (udaraàrumputàternakàsusu/dagingàmanusia), PCDD/PCDF dapat terdeposit pada permukaan tumbuhan melalui pengendapan basah, pengendapan kering dari ikatan kimia ke partikel udara, atau melalui transport difusi fasa gas ke udara hingga ke permukaan tumbuhan. Setiap proses dipengaruhi oleh perbedaan perangkat sifat dari tumbuhan, parameter lingkungan, konsentrasi dalam udara.

Terdapat fakta yang menjadi indikasi bahwa input berupa PCDD/PCDF yang lebih terklorinasi dari pengendapan basah.

Untuk hasil panen pertanian berupa daun, sumber utama kontaminasi adalah pengendapan secara langsung dari udara dan percikan tanah. Akumulasi dioksin yang terdapat pada akar dikonfirmasi hanya terdapat pada labu dan mentimun. Sedangkan pada hewan, dioksin yang terkonsumsi banyak terakumulasi pada jaringan lemak dan susu.

3.2 Laju Perpindahan dari Lingkungan ke Makanan

Perpindahan PCDD/PCDF dari rumput ke ternak sudah pernah dipelajari, bahkan laju perpindahannya juga sudah diketahui. Pada umumnya, laju perpindahan menurun dengan meningkatnya laju klorinasi. Hal ini menjadi indikasi bahwa absorpsi juga berkurang yang menunjukan hidrofobisitas yang semakin besar dari PCDD/PCDF yang lebih terklorinasi sehingga menghambat transport menyebrang lapisan film dalam jalur pencernaan sapi.

Dalam pengkajian konsentrasi, ditemukan bahwa laju perpindahan yang paling tinggi dimiliki oleh dibenzo-p-dioxins dan dibenzofuran terklorinasi rendah yaitu: 2,3,7,8-Cl4DD (2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin), 1,2,3,7,8-Cl5DD (1,2,3,7,8-pentachlorodibenzo-p-dioxin), dan 2,3,4,7,8-Cl5DF (2,3,4,7,8-pentachlorodibenzofuran).

Untuk ketiga kongener tersebut, sekitar 30-40% cenderung berpindah dari makanan menuju susu sapi. Dan sekitar 20% yang lain diisi oleh homolog 2,3,7,8-substituted Cl6DD (hexachlordibenzo-p-dioxins) dan Cl6DF (hexachlorodibenzofurans).

Sementara itu, pada ternak ungags, sebagian besar PCDD/PCDF terakumulasi pada bagian telur. Ada perbedaan yang cukup berarti antara ayam yang berada dalam kandang saja dengan ayam yang dilepas ke luar kandang, di mana ayam yang diternakkan dan berinteraksi dengan tanah, memiliki kandungan PCDD/PCDF yang lebih besar. Nilai kontaminasi tertinggi yang pernah ada pada telur ayam adalah 23.4 ng-l-TEQ/kg.lemak. Hal ini menunjukan bahwa pemeliharaan ayam dengan menghindarkan ayam dari tanah justru dianjurkan untuk meminimalisir akumulasi PCDD/PCDF pada ayam yang ketika dikonsumsi manusia, PCDD/PCDF tersebut akan terakumulasi dalam tubuh manusia.

Tabel 1 menunjukan laju transfer PCDD/PCDF dari tanah terhadap telur dalam satuan konsentrasi telur (pg/g lemak) per konsentrasi tanah (pg/g) untuk berbagai kongener PCDD/PCDF:

Meskipun terdapat perbedaan antara kedua kajian yaitu yang dilakukan Petreas dkk di laboratorium eksperimen dengan Schuler dkk, kecenderungan yang sama dapat dilihat bahwa nilai rasio konsentrasi dalam telur dengan konsentrasi tanah berkurang seiring dengan makin rendahnya derajat klorinasi kongener.

  1. 4. Konsentrasi dalam Lingkungan, Bahan Makanan, dan Manusia

4.1 Lingkungan

Terdapat banyak data yang bisa diakses untuk menemukan konsentrasi PCDD/PCDF dalam tanah, endapan, dan udara. Biomonitor, seperti vegetasi atau susu sapi, telah berhasil diterapkan untuk mengidentifikasi dan memonitor konsentrasi udara lingkungan dari sumber-sumber yang potensial, walaupun korelasi linear di antara konsentrasi PCDD/PCDF dalam tumbuhan dengan sampel udara tidak dapat ditentukan. Mengacu pada perhatian masyarakat tentang dioksin dan furan, banyak pengkajian ditujukan untuk mengidentifikasi hotspot potensial dari kontaminasi PCDD/PCDF. Hal ini menyebabkan hampir sebagian besar data menyimpang karena diarahkan pada sampel terkontaminasi dan konsentrasi yang tinggi, dibandingkan informasi dasar dan menyeluruh.

Ketika mengevaluasi konsentrasi PCDD/PCDF di lingkungan, data harus diambil menjadi hal-hal yang memperhitungkan  beberapa matriks yang sensitive terhadap input jangka pendek, seperti udara ambien, tumbuhan berjangka hidup pendek, sedangkan matriks yang lainnya seperti endapan dan tanah termasuk kategori yang tidak sensitive terhadap variasi temporal. Faktor penting yang lebih jauh untuk interpretasi hasil data adalah musim (misalnya ketika musim dingin, konsentrasi PCDD/PCDF  di dalam udara akan lebih besar sepuluh kali lipat biasanya dari TEQ ketika musim semi), panjang paparan sampel (misalnya rentang jam vs minggu), lokasi (misalnya urban vs rural), metode pengambilan contoh (misalnya metode pengambilan sampel volum tinggi vs metode deposisi partikulat), kedalaman pengambilan sampel (misalnya di permukaan vs di inti), dan lain sebagainya.

Tanah adalah tempat alamiah untuk senyawa lipofilik yang kuat seperti PCDD/PCDF untuk menetap, yang akan meng-adsorb karbon organic tanah dan sekali ter-adsorb, maka akan tetap berada di sana, relative im-mobil. Tanah adalah matriks yang bertipe meng-akumulasi dalam jangka waktu yang cukup lama. Tanah akan menerima input berbagai pencemar lingkungan dengan cara yang berbeda, dan cara yang penting di antaranya adalah: deposisi atmosferik, penerapan lumpur buangan atau kompos, tumpahan, erosi dari area terkontaminasi terdekat.

European Commission (EC) telah menyusun sebuah proyek untuk mengumpulkan dan mengevaluasi hasil proyek PCDD/PCDF yang dikerjakan 50 anggotanya dengan tujuan untuk memiliki pratinjau yang lebih baik dari data yang telah ada dan untuk menyediakan sebuah dasar bagi pengambilan kebijakan. Di Sebagian besar Negara terdapat data bahwa PCDD/PCDF terdeteksi di hampir semua media. Sebagai ilustrasi, disampaikan data konsentrasi PCDD/PCDF pada berbagai area di beberapa Negara pada Tabel 2.

4.2 Keterdapatan pada Tubuh Manusia

4.2.1 Pakan Ternak dan Makanan

Kemungkinan terjadinya paparan PCDD/PCDF terhadap manusia bisa melalui beberapa cara, di antaranya sebagai berikut:

  • Melalui saluran pernapasan, penghirupan udara, dan menghirup partikel dari udara.
  • Melalui saluran pencernaan secara tidak langsung dari tanah yang terkontaminasi
  • Melalui penyerapan oleh permukaan kulit
  • Konsumsi pangan

Pada tahun 1990, tim kerja WHO menyimpulkan bahwa 90% pemasukan dioksin harian ke dalam tubuh adalah dari saluran pencernaan. Pada khususnya, makanan yang berasal dari ternak bertanggung jawab atas pemasukan harian sekitar 2pg TEQ/(kg bw.d). semua bahan makanan khususnya yang bersifat non-lemak, adalah senyawa minor yang sangat penting dalam proses pemasukan PCDD/PCDF.

4.2.2 Hasil dari Pengamatan Individual

Tabel-tabel berikut menunjukan informasi kandungan PCDD/PCDF dalam berbagai jenis makanan yang dikumpulkan oleh EU.

4.2.3 Manusia

Pola PCDD/PCDF dalam tubuh manusia akan berbeda untuk sumber yang berbeda. Warga yang berdiam di wilayah geografis tertentu akan memiliki pola khusus karena paparan predominan dari sumber yang berbeda. Sebagai contoh, Warga Eropa memiliki kadar 2,3,4,7,8-Cl5DF yang lebih tinggi dibandingkan warga Amerika.

Air Susu Ibu (ASI) sering digunakan sebagai monitor untuk mengetahui paparan terhadap manusia dan mngetahui kecenderungan  PCDD/PCDF di berbagai daerah di jangka waktu tertentu.

  1. 5. Kadar Racun PCDD/PCDF

Penilaian resiko pertama hanya berfokus pada kongener paling beracun yaitu 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (2,3,7,8-Cl4DD, 2,3,7,8-TCDD). Segera setelah disadari, walaupun semua substitusi PCDD/PCDF pada ujung posisi 2,3,7, atau 8 memiliki kadar racun yang sangat tinggi, kontributor utama dari semua racun itu ada pada campuran dioksin. Dan walaupun komposisi yang cukup rumit dari kebanyakan PCDD/PCDF mengandung sumber, hanya kongener dengan subsitusi di posisi lateral dari cincin aromatis yang berada dalam atom karbon dengan nomor 2,3,7, dan 8 tahan dalam lingkungan serta terakumulasi dalam rantai makanan.

PCDD/PCDF menghasilkan sebuah spektrum dari efek racun yang dihasilkan terhadap tubuh hewan. Namun, sebagian besar informasi yang tersedia adalah hanya 2,3,7,8-Cl4DD. Data kadar racun paling tinggi dihasilkan dari paparan melalui mulut. Terdapat rentang yang cukup lebar dari perbedaan sensitifitas letalitas PCDD terhadap hewan. Tanda dan gejala keracunan bahan kimia terkontaminasi CL4DD terhadap manusia sedikit mirip dengan yang bisa diobservasi dari hewan. Pemaparan dioksin terhadap manusia dikaitkan dengan peningkatan resiko dari luka pada kulit (chloracne dan hiperpigmnetasi), mengubah fungsi hati, dan metabolism lemak, kelemahan umum yang berhubungan dengan penurunan berat badan yang sangat drastis, perubahan dalam aktifitas enzim dalam hati, system kekebalan yang menurun, dan terjadinya ketidaknormalan dalam system saraf dan endokrin. 2,3,7,8-Cl4DD adalah teratogen (agen perusak embrio dalam proses kehamilan) yang sangat potensial dan fetotoksik (zat beracun untuk fetus/janin)dalam tubuh hewan. Dan juga merupakan promoter potensial dalam proses karsinogenesis hati tikus. 2,3,7,8-Cl4DD juga menyebabkan kanker hati dan organ lainnya.

5.1 Modus

Toksisitas 2,3,7,8-Cl4DD terjadi karena pemisahan sitostolik aril (aromatic) hydrocarbon

receptor (AhR), dan toksisitas relative untuk PCDD dan PCDF yang lainnya dikaitkan dengan kemampuan untuk mengikat reseptor yang terjadi dalam semua jaringan hewan pengerat (tikus dkk) dan jaringan tubuh manusia. Afinitas ikatan AhR 2,3,7,8-Cl4DF, 1,2,3,7,8-, dan 2,3,7,8-Cl4DF adalah sama kuatnya seperti yang dilihat dari 2,3,7,8-Cl4DD. PCDDs dengan ujung 3 atom Cl lateral mengikat dengan kekuatan afinitas AhR. Fakta yang terakhir adalah sebagian besar merupakan interaksi afinitas dengan AhR dan akan memunculkan konsekuensi biokimia dan toksikologikal dari paparan PCDF yang memeperlihatkan hasil yang serupa untuk aksi modus.

Secara umum, dipercaya bahwa efek racun dari 2,3,7,8 PCDD tersubstitusi dan 2,3,7,8 PCDF tersubstitusi memperlihatkan pola yang sama. Respon keracunan diawali pada tingkat sel, dengan pengikatan PCDD/PCDF pada protein khusus dalam sitoplasma di tubuh sel yaitu AhR. 2,3,7,8 PCDD/PCDF tersubstitusi terikat pada AhR dan mempengaruhi ekspresi gen CYP1A1 (sitokrom P450 1A1) dan CYP1A2 (sitokrom P450 1A1). Ikatan pada AhR membuat langkah pertama yang dibutuhkan untuk mengawali efek beracun dan biokimia yang dioksin timbulkan. Mekanisme 2,3,7,8-Cl4DF dilakukan secara parallel dengan berbagai cara terhadap hormone steroid, yang memiliki rentang spektrum efek yang cukup lebar melalui tubuh di mana pengaruhnya disebabkan terutama karena senyawa induk. Namun, TCDD dan reseptor hormone steroid (seperti estrogen, androgen, glucocorticoid, hormone tiroid, vitamin D3, dan reseptor asam retinoat) bukan termasuk ke dalam keluarga yang sama. Afinitas ikatan AhR dari 2,3,7,8-Cl4DF, 1,2,3,7,8- dan 2,3,7,8-Cl5DF memiliki susunan yang sama dengan yang bisa diobservasi dari 2,3,7,8-TCDD. Dengan penambahan klorinasi, afinitas ikatan akan berkurang. Induksi enzim sitokrom P4501A1 seringkali digunakan sebagai biomarker yang menyenangkan untuk PCDD/PCDF dan senyawa lain yang serupa dengan dioksin.

5.2 Karsinogenisitas

2,3,7,8-Cl4DD menyebabkan tumor hati dalam tubuh hewan pada konsentrasi lebih rendah daripada bahan kimia buatan manusia yang lainnya. Dioksin dan furan bukan zat yang bersifat genotoksik (tidak menginisiasi pertumbuhan kanker), namun 2,3,7,8-Cl4DD dan PCDD/PCDF yang lainnya merupakan promoter yang sangat kuat untuk pertumbuhan kanker. 2,3,7,8-Cl4DF turut campur dalam beberapa fungsi yang menyebabkan pengaruh yang berarti pada proses promosi kanker seperti factor pertumbuhan, system hormone, kerusakan oksidatif, komunikasi inter-seluler, poliferasi (pembelahan dan pertumbuhan) sel, apoptosis (kematian sel), penjagaan kekebalan, dan sitotoksitas (toksisitas selular).

  1. 6. Penilaian dan Manajemen Resiko

6.1 Penilaian Resiko dan Pendekatan-TEF

Penilaian resiko pertama hanya akan difokuskan pada kongener paling beracun 2,3,7,8-Cl4DD. Toxicity Equivalency Factors (TEF) dikembangkan untuk menjadi piranti dalam penilaian resiko dari campuran senyawa PCDD/PCDF. TEF didasarkan pada nilai toksisitas akut dari pengkajian secara in vivo dan in vitro. Pendekatan ini berdasarkan pada fakta bahwa yang pada umumnya reseptor menjadi perantara mekanisme senyawa-senyawa tersebut. Meskipun basis ilmiah tidak dapat dinyatakan secara kokoh, pendekatan TEF telah diadopsi sebagai piranti administrative oleh berbagai perusahaan dan mengizinkan perubahan data analisis secara kuantitatif untuk senyawa kongener PCDD/PCDF secara individual menjadi parameter tunggal Toxic Equivalent (TEQ). Sebagai TEFs, data sementara dan piranti administrative didasarkan pada kondisi terkini dari pengetahuan dan harus selalu direvisi sebagai data-data baru yang tersedia.  Saat ini yang lebih banyak digunakan sebagai piranti penilaian adalah parameter TEFs yang dikembangkan oleh kelompok kerja NATO/CCMS.

6.2 Manajemen Resiko

Sebagai PCDD dan PCDF yang tidak pernah diproduksi secara sengaja, membuat produksinya tidak bisa diperkirakan sehingga tidak bisa diatur oleh peraturan pemerintah dan tidak bisa dilakukan pelarangan secara legal. Pengukuran tidak langsung tetap harus diambil. Misalnya dengan larangan produksi bahan kimia yang jelas terkontaminasi PCDD/PCDF dan mengukur emisi yang masuk ke dalam lingkungan dari sumber dioksin dan furan yang diketahui. Semua usaha yang ditujukan untuk mengurangi paparan PCDD/PCDF terhadap lingkungan dan manusia. Terdapat berbagai tindakan dan sebagian besar tindakan tersebut telah dilakukan seperti melegalkan instrument untuk mengikat, buku petunjuk, dan rekomendasi yang ditujukan kepada masyarakat. Sebagai tambahan, industry harus memiliki komitmen untuk mengubah proses yang lebih aman, menggunakan input bahan mentah untuk membatasi konsentrasi maksimum PCDD/PCDF dalam bahan material mereka. Organisasi internasional seperti WHO juga menetapkan TDI (Tolerable Daily Intake) untuk menjadi bahan kebijakan yang diterapkan pemerintah di banyak Negara.

6.2.1 Batas Kadar Asupan yang masih bisa ditoleransi

Pada tahun 1990, pertemuan WHO menetapkan TDI dengan nilai 10pg/kg bw untuk 2,3,7,8-Cl4DD yang didasarkan pada toksisitas terhadap hati, efek reproduktif, dan kekebalan tubuh terhadap derajat toksisitas, dan menggunakan data kinetic eksperimen hewan dan manusia. Pada Bulan November 2000, Scientific Committee on Food (SCF) dari Komisi Eropa menetapkan target dan merekomendasikan parameter Torelable Weekly Intake temporal (t-TWI)senilai 7 pg 2,3,7,8-Cl4DD/kg berat badan. Dan pada tanggal 4-14 Juni 2001, kerja sama antara pakar FAO dengan WHO pada JECFA (Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) di Roma, menetapkan batas asupan yang masih ditoleransi sebagai nilai bulanan yang mengacu pada masa hidup yang lama dari PCDD, PCDF, dan dioksin serupa PCB. Data bulanan dianggap sebagai periode yang lebih sesuai untuk merefleksikan asupan rata-rata dalam pencernaan harian yang dianggap dapat mengabaikan pengaruh yang lebih kecil untuk paparan secara keseluruhan. Parameternya disebut Provisional Tolerable Monthly Intake (PTMI) yang bernilai 70pg/kg berat badan. Bulan.

6.2.2 Insinerasi dan Pembakaran

Insinerasi sampah dianggap menjadi sumber utama emisi PCDD/PCDF ke dalam lingkungan. Sehingga banyak Negara memberlakukan pelarangan pembakaran sampah. Protocol POPs (Persistent Organic Pollutants) di bawah naungan konvensi United Nations Economic Commission for Europe (UN-ECE) pada Long-range Transboundary Air Pollution (LRTAP) menetapkan nilai batas emisi dioksin dan furan adalah 0.1 ng I-TEQ/m3 untuk instalasi pembakaran sampah padat lebih dari 3 ton/jam, 0.5 ng I-TEQ/m3 untuk instalasi pembakaran limbah rumah sakit lebih dari 1 ton/jam, dan 0.2 ng I-TEQ/m3 untuk instalasi pembakaran limbah B3 lebih dari 1 ton/jam,

  1. 7. Sumber PCDD/PCDF

7.1 Pratinjau

Sejak pertama kali pratinjau dari pembentukan dan sumber penghasil PCDD/PCDF dipublikasikan pada tahun 1980, beberapa update tersedia dalam berbagai literatur internasional. Penemuan tersebut dapat diringkas menjadi poin-pin di bawah ini:

PCDD/PCDF tidak pernah diproduksi secara sengaja tetapi terbentuk sebagai kontaminan dalam jumlah yang sangat kecil di berbagai proses industrial dan termal.

Mengacu pada kestabilan kimia, fisika dan biologi, PCDD/PCDF mampu bertahan dalam lingkungan dalam jangka waktu yang sangat lama. Sebagai akibat dari produksinya, dioksin disebut sumber utama (sekali terbentuk di industri atau melalui proses pembakaran) dapat diubah ke dalam bentuk matriks yang lain dan memasuki lingkungan. Sedangkan yang disebut sumber sekunder adalah lumpur limbah/biosludge, kompos, tanah terkontaminasi, dan endapan.

Reaksi enzimatik dapat mendimerisasi klorofenol menjadi PCDD/PCDF. Namun, dibandingkan dengan sumber dari proses industri kimia dan pembakaran, pembentukan secara biologi menjadi dapat dianggap diabaikan.

7.2 Sumber utama PCDD/PCDF:

7.2.1 Proses Industri Kimia

Sumber utama kontaminasi PCDD/PCDF terhadap lingkungan dulu adalah produksi dan penggunaan bahan kimia kloro-organik, termasuk di dalamnya industri pulp dan kertas. Dalam proses kimia basah, propensitas untuk membentuk PCDD/PCDF selama sintesis senyawa kimia berkurang sesuai dengan urutan klorofenol>klorobenzena>senyawa terklorinasi rantai lurus.

Faktor kemudahan menguap untuk pembentukan PCDD/PCDF pada temperatur tinggi, media basa, kehadiran sinar UV, dan kehadiran senyawa radikal dalam rekasi kimia. Sebuah pratinjau konsentrasi dioksin dalam berbagai bahan kimia ditunjukan pada tabel..

Emisi PCDD/PCDF ke dalam lingkungan melalui air dan kemudian ke dalam tanah terjadi dalam Tabel 4. inventori US-EPA memperkirakan emisi tahunan dari tersebut mencapai 20 g-l-TEQ

Selain itu, PCDD/PCDF yang terdeteksi pada produk akhir (pulp, kertas) sebagaimana terdeteksi pada lumpur limbah pulp dan kertas. Dengan teknologi penggelantangan (bleaching) yang lebih maju, kontaminasi PCDD/PCDF dalam efluent, produk, dan limbah dapat dikurangi.

7.2.2 Proses Termal

Kehadiran PCDD/PCDF dalam emisi dan residu dari pembakaran limbah padat pertama kali terdeteksi pada tahun 1997 di municipal solid waste incineration (MSWI) di Amsterdam.

Proses pembentukan PCDD/PCDF yang terjadi ketika pembakaran tidak dapat sepenuhnya dimengerti ataupun disetujui. Terdapat 3 kmungkinan yang diperkirakan untuk menjelaskan kehadiran dioksin dan furan dalam emisi insinerator:

  1. PCDD/PCDF sudah ada dalam sampah input dan akan rusak atau sepenuhnya terbentuk ketika terjadi pembakaran. Kemungkinan ini sudah tidak relevan untuk insinerator sampah padat modern
  2. PCDD/PCDF diproduksi dari prekursor terklorinasi (=predioksin) seperti PCB, fenol terklorinasi, dan benzen terklorinasi.
  3. PCDD/PCDF terbentuk melalui sintesis de novo. Mereka terbentuk melalui proses pirolisis kimiawi pada senyawa seperti misalnya Poli Vinil Klorida/PVC, atau dari klorokarbon yang lainnya, dan/atau material organik non-klor seperti polistiren, selulosa, lignin, batu bara, dan karbon partikulat dalam kehadiran donor klorin.

Dari informasi yang diperoleh dari MSWIs, dapat disimpulkan bahwa PCDD/PCDF dapat terbentuk dalam proses termal yang mengandung substansi klorin yang terbakar bersama dengan karbon dan disertai katalis yang sesuai (misalnya tembaga) pada temperatur 300o dalam kondisi kelebihan udara atau oksigen.

Pembentukan PCDD/PCDF bertempat di zone di mana pembakaran gas mendingin dari temperatur 450o menjadi 250o dan bukan di dalam ruangan pembakaran. Sumber klorin yang mungkin adalah residu PVC atau juga kloroparafin dalam limbah minyak atau material klorida in-organik. PCDD/PCDF hadir dalam emisi dalam asap pembakaran, abu pembakaran baik itu bottom ash maupun fly ash, air scrubber.

Mekanisme pembentukan PCDD/PCDF dapat dipengaruhi oleh banyak faktor, di antaranya adalah kehadiran klorida, logam alkali dan alkali tanah, logam aktifator, katalis, dan prekursor dioksin/furan. Selain itu parameter oksigen, uap air, dan temperatur juga harus turut dipertimbangkan.

Dalam insinerator, tempat yang paling mungkin digunakan untuk mengumpulkan PCDD/PCDF adalah ekonomiser dan peralatan pengubah debu, seperti presipitator elektrostatik (ESP).

Meskipun belum diketahui mekanisme secara pasti, namun terdapat fakta bahwa baik reaksi fasa homogen maupun reaksi fasa heterogen pada permukaan partikel mengambil peran yang sangat penting dalam kestabilan senyawa secara termodinamika.

Berbagai penelitian dilakukan untuk mengetahui kondisi operasi reaksi yang optimum untuk pembentukan PCDD/PCDF. Salah satu penelitian menyebutkan bahwa PCDF terklorinasi rendah terbentuk pada temperatur maksimum 750 OC. Penambahan temperatur di atas 750 OC akan merusak PCDF yang dibentuk sebelumnya. Penelitian yang lainnya menyebutkan bahwa temperatur optimum untuk formasi de novo PCDD/PCDF adalah 280-320 OC. Dan khususnya untuk PCDF temperatur maksimum kedua adalah pada temperatur 400 OC, sementara PCDD memiliki nilai temperatur yang lebih rendah. PCDD tidak lebih stabil dari PCDF pada temperatur tinggi. Alhasil, pada pembakaran insinerator, akan ditemukan lebih banyak PCDF daripada PCDD. Penelitian lainnya tentang prekursor paling baik untuk membentuk PCDD adalah 2,3,4,6-tetraklorofenol dala fasa gas.

7.3 Sumber PCDD/PCDF sekunder

Reservoir dioksin adalah matriks di mana PCDD/PCDF telah hadir sebelumnya, baik dalam lingkungan atau sebagai produk. PCDD/PCDF hadir dalam reservoir tersebut bisa jadi terkonsentrasi dari sumber yang lain. Karakteristik dari sumber reservoir adalah bahwa tempat tersebut memiliki potensi untuk me-re-entrainment PCDD/PCDF ke dalam lingkungan. Yang termasuk di dalam reservoir produk adalah kayu terpapar PCP, transformer yang mengandung PCB, dan lumpur limbah, kompos, dan cairan buangan yang sebenarnya dapat digunakan kembali sebagai pupuk dalam bidang pertanian atau pertamanan. Reservoir lingkungan seperti TPA dan TPS, tanah terkontaminasi (khususnya dari produksi bahan kimia), endapan terkontaminasi (khususnya di pelabuhan dan sungai yang digunakan sebagai tempat pembuangan limbah)

7.4 Sumber di Alam

Pembentukan PCDD/PCDF secara biologis dari perkursor terklorinasi sangat mungkin dilakukan misalnya dengan pentaklorofenol (PCP) namun hasilnya ternyata rentang konsentrasi sangat rendah sebagai akibatnya, precursor terklorinasi yang hadir dalam matriks lingkungan seperti tanah, atau endapan pada konsentrasi berskala ppm harus dapat dikonversi ke dalam konsentrasi berskala ppt untuk PCDD terklorionasi tingi seperti (Cl7DD and Cl8DD). Dengan kata lain. Konsentrasi klorofenol dalam ppm akan menghasilkan formasi PCDD dari klorofenol di dalam lingkungan ambien dapat diabaikan.

Konsentrasi PCDD utama yang tinggi ditemukan dalam lapisan tanah liat di Amerika Serikat, tanah liat berkaolin dari Jerman, tanah lapisan dalam dari Inggris, endapan bawah samudera dari Queensland, Australia, dan endapan dalam danau buatan di Missisipi, USA.  Sampel-sampel tersebut hanya mengandung PCDD, tapi tidak PCDF.  Pengkajian yang ada memberikan dugaan yang kuat pada kesimpulan bahwa PCDD/PCDF dapat terbentuk melalui proses alamiah.

Daftar Pustaka

Fiedler, Heidelore, Dioxin and Furan: UNEP Chemicals, 11–13, chemin des Anémones, 1219 Châtelaine (GE), Switzerland

MARINKOVIC’, Natalija, et all. Dioxins And Human Toxicity, Arh Hig Rada Toksikol (Archives of Industrial Hygiene & Toxicology) 2010:61:445-453.