Studi Kasus Pencemaran Minyak

Kasus :

Ledakan pada anjungan pengeboran minyak lepas pantai di Deepwater Horizon di Teluk Meksiko menewaskan 11 orang dan memuntahkan hampir lima juta barel minyak ke Teluk dan mengakibatkan pencemaran di daerah sekitar teluk.

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI

Limbah cair merupakan limbah yang dihasilkan oleh kegiatan yang berhubungan dengan kehidupan sehari-hari. Berbicara mengenai pencemaran air, biasanya yang terlintas dipikiran kita adalah limbah cair dari industri pabrik saja. Padahal dari rumah tangga, pasar, sawah, rumah sakit, dsb juga berperan banyak dalam tercemarnya air. Air yang mengandung detergen, tinja dan sisa makanan yang masuk kesaluran pembuangan air setiap harinya dapat mempengaruhi keseimbangan fisika dan kimiawi air. Pada kondisi tertentu air bisa bersifat tak terbarukan, dimana proses perjalanan air tanah membutuhkan waktu ribuan tahun, sehingga jika pengambilan air tanah dilakukan secara berlebihan maka lama kelamaan air tanah akan habis.

Berdasarkan sumber aktivitasnya, limbah cair dibedakan menjadi dua jenis, yaitu limbah cair yang berasal dari kegiatan industri dan limbah cair domestik yang berasal dari kegiatan rumah tangga. Sebelum dikembalikan ke lingkungan, limbah cair harus melalui tahap pengolahan untuk mencegah terjadinya pencemaran di lingkungan yang dapat membahayakan kehidupan manusia. Karena limbah cair memiliki karakteristik tertentu yang sifatnya spesifik, jenis pengolahannya juga menyesuaikan dengan karakteristik yang dimilikinya.

STUDI KASUS PENCEMARAN PADA LAHAN TAMBANG

Kasus 1

• Proyek pertambangan emas yang telah beberapa tahun ditinggalkan, menyisakan mineral arsenopirit yang dapat memicu timbulnya permasalahan berkaitan dengan acid mine drainage. Bagaimana cara mengatasinya?

Solusi

• Pada proses pertambangan emas dengan lahan mengandung mineral arsenopirit, reaksi total yang terjadi adalah sebagai berikut.

2 FeAsS[Au] + 7O₂ + 2H₂O + H₂SO₄ → Fe(SO₄)₃ + 2H₃AsO₄ + [Au]

• Mineral arsenopirit yang ditinggalkan terbuka di area tambang, akan mudah bereaksi dengan udara (oksigen) dan air. Jika dibiarkan terus-menerus, maka senyawa arsenopirit akan mengalami oksidasi membentuk senyawa asam yang dapat mempengaruhi kondisi lingkungan sekitar. Pembentukan senyawa asam pada area tambang ini dipercepat dengan adanya bakteri pengoksidasi logam seperti  Sulfolobus metallicus. 
• Pertama-tama, mineral arsenopirit akan mengalami oksidasi yang ditandai dengan berubahnya muatan ferro menjadi ferri. Pada tahapan ini oksidatornya adalah oksigen yang berasal dari udara. Ketika pH masih di atas 4,5 proses oksidasi dibantu oleh oksigen yang ada di udara, namun proses oksidasi yang berjalan terus-menerus akan membuat pH tanah menjadi turun. Maka senyawa ferri hasil dari proses oksidasi sebelumnya lah yang akan membantu proses oksidasi. Ferri yang membantu proses oksidasi lama kelamaan akan habis hanya tersisa senyawa ferro. Pada tahapan inilah bakteri Sulfolobus metallicus ikut mempercepat proses terjadinya reaksi oksidasi senyawa ferro menjadi ferri. Proses ini berlangsung terus menerus, jika tidak diatasi maka akan mengganggu kestabilan lingkungan.
• Untuk itu perlu dilakukan pencegahan, antara lain dengan menghilangkan kontak antara senyawa arsenopirit, air, dan oksigen. Bisa dengan penambahan lapisan plastik,  bisa juga dengan cara penanggulangan yaitu penambahan kapur untuk menghilangkan asam atau penambahan zat pengkelat besi.

Kasus 2

• Lahan bekas pertambangan tembaga menyisakan lapisan mineral kalkopirit yang jika ditinggalkan terlalu lama akan menimbulkan pencemaran lingkungan. Bagaimana cara mengambil logam tembaga dari lapisan mineral yang ada pada lahan pertambangan?

Solusi

• Tahapan pertama untuk mengambil logam tembaga dari lapisan tanah adalah dengan mengumpulkan mineral pada satu tempat yang sama, cara yang paling efektif dan efisien digunakan adalah dengan mengalirkan air menuju satu bak penampungan yang besar. Logam Cu pada kalkopirit berasal dari Cu⁺. Karena dalam mineral kalkopirit terdapat logam lain yaitu Fe²⁺,  dengan adanya mikroba litotrofik. Setelah terbentuk atom Cu, proses pengambilan logam pun bisa dilakukan. Fe³⁺ yang terbentuk, kemudian masuk ke proses kembali untuk memperbanyak hasil recovery logam Cu. Seperti Thiobacillus ferrooxidant, senyawa logam tersebut masing-masing saling mengoksidasi dan mereduksi hingga reaksi sederhana yang terjadi adalah:

Fe²⁺ +Cu⁺ → Fe³⁺ +  Cu⁰

Studi Kasus Pencemaran Ammonia pada Sungai

Kasus :

“Pencemaran air pada sungai karena mengandung ammonia yang berasal dari limbah cair industri pertanian.”

Solusi :

Beberapa metode yang sering ditawarkan :

Prinsip pengolahan limbah :

Bagaimana mengubah ammonia agar menjadi bentuk gasnya (N₂)

Proses perubahan ammonia menjadi gas nitrogen terdapat 2 tahapan : Nitrifikasi dan Denitrifikasi

Nitrifikasi mengubah ammonia menjadi nitrit melalui proses oksidasi ammonia. Selanjutnya nitrit diubah menjadi nitrat juga melalui proses oksidasi. Bakteri pada proses oksidasi ammonia dan oksidasi nitrit ini menggunakan ammonia dan nitrit sebagai sumber akseptor electron (sumber energi) dan menggunakan CO₂ sebagai sumber karbonnya. Bakteri pada proses ini bersifat aerob dank arena sumber energinya berasal dari material anorganik maka bakterinya adalah bakteri litotrof. Bakteri yang digunakan pada oksidasi ammonia adalah bakteri Nitrosomonas sp. Sedangkan pada oksidasi nitrit menjadi nitrat adalah Nitrospina, Nitrospina, Nitrococcus, and Nitrocystis.

Tahapan yang kedua adalah  Denitrifikasi (reduksi) nitrat menjadi gas nitrogen (N₂), tujuannya adalah mengembalikan nitrogen menjadi bentuk awalnya di alam yaitu berupa gas. Nitrat digunakan sebagai agen oksidator yang mengalami proses reduksi.  Bakteri pada proses denitrifikasi menggunakan material organik seperti glukosa sebagai sumber karbon dan sumber energi. Bakteri ini bersifat anaerob dan termasuk bakteri heterotrof.  Bakteri yang digunakan pada proses ini contohnya adalah Pseudomonas, Alcaligenes, Paracoccus and Thiobacillus. 

Secara alamiah, sungai dapat mengalami self purification. Self purification akan mampu dilakukan jika jumlah limbah dan mikroorganisme memungkinkan (memadai).  Agar self purification dapat terjadi, dan untuk mencegah pencemaran yang lebih parah, perlu dibuat suatu instalasi pengolahan limbah yang terdiri dari dua batch reactor. Hal ini karena proses nitrifikasi dan denitrifikasi memiliki kondisi yang berbeda yakni aerob dan anaerob. 

Beberapa instalasi pengolahan limbah cair juga telah mengadopsi proses self purification di dalam sungai yaitu dengan menumbuhkan suatu bakteri yang menempel pada permukaan batuan dan bakteri yang tersuspensi dalam air. Berikut ini adalah ilustrasinya :