Metode Pengolahan Limbah Cair

Pengolahan Limbah Cair secara Fisik, Kimia, dan Biologis

Teknologi pengolahan air limbah adalah kunci dalam memelihara kelestarian lingkungan. Apapun macam teknologi pengolahan air limbah domestik maupun industri yang dibangun harus dapat dioperasikan dan dipelihara oleh masyarakat setempat. Jadi teknologi pengolahan yang dipilih harus sesuai dengan kemampuan teknologi masyarakat yang bersangkutan.

Berbagai teknik pengolahan air buangan untuk menyisihkan bahan polutannya telah dicoba dan dikembangkan selama ini. Teknik-teknik pengolahan air buangan yang telah dikembangkan tersebut secara umum terbagi menjadi 3 metode pengolahan: 1. pengolahan secara fisika; 2. pengolahan secara kimia; 3. pengolahan secara biologi

Untuk suatu jenis air buangan tertentu, ketiga metode pengolahan tersebut dapat diaplikasikan secara sendiri-sendiri atau secara kombinasi.

Pengolahan Secara Fisika

Pada umumnya, sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air buangan, diinginkan agar bahan-bahan tersuspensi berukuran besar dan yang mudah mengendap atau bahan-bahan yang terapung disisihkan terlebih dahulu. Penyaringan (screening) merupakan cara yang efisien dan murah untuk menyisihkan bahan tersuspensi yang berukuran besar. Bahan tersuspensi yang mudah mengendap dapat disisihkan secara mudah dengan proses pengendapan. Parameter desain yang utama untuk proses pengendapan ini adalah kecepatan mengendap partikel dan waktu detensi hidrolis di dalam bak pengendap.

Diagram Pengolahan Secara Fisik

Proses flotasi banyak digunakan untuk menyisihkan bahan-bahan yang mengapung seperti minyak dan lemak agar tidak mengganggu proses pengolahan berikutnya. Flotasi juga dapat digunakan sebagai cara penyisihan bahan-bahan tersuspensi (clarification) atau pemekatan lumpur endapan (sludge thickening) dengan memberikan aliran udara ke atas (air flotation).

Proses filtrasi di dalam pengolahan air buangan, biasanya dilakukan untuk mendahului proses adsorbsi atau proses reverse osmosis-nya, akan dilaksanakan untuk menyisihkan sebanyak mungkin partikel tersuspensi dari dalam air agar tidak mengganggu proses adsorbsi atau menyumbat membran yang dipergunakan dalam proses osmosa.

Proses adsorbsi, biasanya dengan karbon aktif, dilakukan untuk menyisihkan senyawa aromatik (misalnya: fenol) dan senyawa organik terlarut lainnya, terutama jika diinginkan untuk menggunakan kembali air buangan tersebut.

Teknologi membran (reverse osmosis) biasanya diaplikasikan untuk unit-unit pengolahan kecil, terutama jika pengolahan ditujukan untuk menggunakan kembali air yang diolah. Biaya instalasi dan operasinya sangat mahal.

Pengolahan Secara Kimia

Pengolahan air buangan secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam-logam berat, senyawa fosfor, dan zat organik beracun; dengan membubuhkan bahan kimia tertentu yang diperlukan. Penyisihan bahan-bahan tersebut pada prinsipnya berlangsung melalui perubahan sifat bahan-bahan tersebut, yaitu dari tak dapat diendapkan menjadi mudah diendapkan (flokulasi-koagulasi), baik dengan atau tanpa reaksi oksidasi-reduksi, dan juga berlangsung sebagai hasil reaksi oksidasi.

Diagram Pengolahan Secara Kimia

Pengendapan bahan tersuspensi yang tak mudah larut dilakukan dengan membubuhkan elektrolit yang mempunyai muatan yang berlawanan dengan muatan koloidnya agar terjadi netralisasi muatan koloid tersebut, sehingga akhirnya dapat diendapkan. Penyisihan logam berat dan senyawa fosfor dilakukan dengan membubuhkan larutan alkali (air kapur misalnya) sehingga terbentuk endapan hidroksida logam-logam tersebut atau endapan hidroksiapatit. Endapan logam tersebut akan lebih stabil jika pH air > 10,5 dan untuk hidroksiapatit pada pH > 9,5. Khusus untuk krom heksavalen, sebelum diendapkan sebagai krom hidroksida [Cr(OH)3], terlebih dahulu direduksi menjadi krom trivalent dengan membubuhkan reduktor (FeSO4, SO2, atau Na2S2O5).

Penyisihan bahan-bahan organik beracun seperti fenol dan sianida pada konsentrasi rendah dapat dilakukan dengan mengoksidasinya dengan klor (Cl), 2kalsium permanganat, aerasi, ozon hidrogen peroksida.

Pada dasarnya kita dapat memperoleh efisiensi tinggi dengan pengolahan secara kimia, akan tetapi biaya pengolahan menjadi mahal karena memerlukan bahan kimia.

Pengolahan secara biologi

Semua air buangan yang biodegradable dapat diolah secara biologi. Sebagai pengolahan sekunder, pengolahan secara biologi dipandang sebagai pengolahan yang paling murah dan efisien. Dalam beberapa dasawarsa telah berkembang berbagai metode pengolahan biologi dengan segala modifikasinya.

Pada dasarnya, reaktor pengolahan secara biologi dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu:

1. Reaktor pertumbuhan tersuspensi (suspended growth reaktor);
2. Reaktor pertumbuhan lekat (attached growth reaktor).

Di dalam reaktor pertumbuhan tersuspensi, mikroorganisme tumbuh dan berkembang dalam keadaan tersuspensi. Proses lumpur aktif yang banyak dikenal berlangsung dalam reaktor jenis ini. Proses lumpur aktif terus berkembang dengan berbagai modifikasinya, antara lain: oxidation ditch dan kontak-stabilisasi. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif konvensional, oxidation ditch mempunyai beberapa kelebihan, yaitu efisiensi penurunan BOD dapat mencapai 85%-90% (dibandingkan 80%-85%) dan lumpur yang dihasilkan lebih sedikit. Selain efisiensi yang lebih tinggi (90%-95%), kontak stabilisasi mempunyai kelebihan yang lain, yaitu waktu detensi hidrolis total lebih pendek (4-6 jam). Proses kontak-stabilisasi dapat pula menyisihkan BOD tersuspensi melalui proses absorbsi di dalam tangki kontak sehingga tidak diperlukan penyisihan BOD tersuspensi dengan pengolahan pendahuluan.

Kolam oksidasi dan lagoon, baik yang diaerasi maupun yang tidak, juga termasuk dalam jenis reaktor pertumbuhan tersuspensi. Untuk iklim tropis seperti Indonesia, waktu detensi hidrolis selama 12-18 hari di dalam kolam oksidasi maupun dalam lagoon yang tidak diaerasi, cukup untuk mencapai kualitas efluen yang dapat memenuhi standar yang ditetapkan. Di dalam lagoon yang diaerasi cukup dengan waktu detensi 3-5 hari saja.

Di dalam reaktor pertumbuhan lekat, mikroorganisme tumbuh di atas media pendukung dengan membentuk lapisan film untuk melekatkan dirinya. Berbagai modifikasi telah banyak dikembangkan selama ini, antara lain:

1. trickling filter
2. cakram biologi
3. filter terendam
4. reaktor fludisasi

Seluruh modifikasi ini dapat menghasilkan efisiensi penurunan BOD sekitar 80%-90%.

Ditinjau dari segi lingkungan dimana berlangsung proses penguraian secara biologi, proses ini dapat dibedakan menjadi dua jenis:

1. Proses aerob, yang berlangsung dengan hadirnya oksigen;
2. Proses anaerob, yang berlangsung tanpa adanya oksigen.

Apabila BOD air buangan tidak melebihi 400 mg/l, proses aerob masih dapat dianggap lebih ekonomis dari anaerob. Pada BOD lebih tinggi dari 4000 mg/l, proses anaerob menjadi lebih ekonomis.

Diagram Pengolahan Secara Biologi

Dalam prakteknya saat ini, teknologi pengolahan limbah cair mungkin tidak lagi sesederhana seperti dalam uraian di atas. Namun pada prinsipnya, semua limbah yang dihasilkan harus melalui beberapa langkah pengolahan sebelum dibuang ke lingkungan atau kembali dimanfaatkan dalam proses produksi, dimana uraian di atas dapat dijadikan sebagai acuan.

Read More

Karakteristik Sifat Air Limbah

Analisis Karakteristik Sifat Fisik, Kimia, dan Biologis Air Limbah

Untuk mengetahui lebih luas tentang air limbah, maka perlu kiranya diketahui juga secara detail mengenai kandungan yang ada di dalam air limbah juga sifat - sifatnya. Setelah diadakan analisis ternyata bahwa air limbah mempunyai sifat yang dapat dibedakan menjadi tiga bagian besar diantaranya : 1. Sifat Fisika; 2. Sifat Kimiawi; dan 3. Sifat Biologisnya

Adapun cara pengukuran yang dilakukan pada setiap jenis sifat tersebut dilaksanakan secara berbeda - beda sesuai dengan keadaannya. Analisis jumlah dan satuan biasanya diterapkan untuk penelaahan bahan kimia, sedangkan analisis dengan menggunakan penggolongan banyak diterapkan aabila menganalisis kandungan biologisnya.

Pada pengolahan secara konvensional, maka pengurangan zat-zat yang terkandung di dalam air limbah akan mengalami penurunan setelah melalui proses pengolahan pertama dan proses pengolahan kedua. Berbeda halnya dengan kandungan nitrogen, fosfor dan benda - benda terlarut lainnya adalah sangat sulit untuk menghilangkannya apabila kita hanya menggunakan pengolahan secara konvensional saja.

Sifat Fisik Air Limbah

Penentuan derajat kekotoran Air limbah sangat dipengaruhi oleh adanya sifat fisik yang mudah terlihat. Adapun sifat fisik yang penting adalah kandungan zat padat sebagai efek estetika dan kejernihan serta bau dan warna dan juga temperatur. Jumlah endapan pada contoh air merupakan sisa penguapan dari contoh air limbah pada suhu 103 - ao5 derajat Celcius. Beberapa komposisi air limbah akan hilang apabila dilakukan pemanasan secara lambat. Jumlah total endapan terdiri dari benda - benda yang mengendap, terlarut, tercampur. Untuk melakukan pemeriksaan ini dapat dilakukan dengan mengadakan pemisahan air limbah dengan memperhatikan besar-kecilnya partikel yang terkandung di dalamnya. air limbah yang mengandung partikel dengan ukuran besar memudahkan proses pengendapan yang berlangsung, sedangkan apabila air limbah tersebut berisikan partikel yang sangat kecil ukurannya akan menyulitkan dalam proses pengendapan, sehingga untuk mengendapkan benda ini haruslah dipilihkan cara pengendapan yang lebih baik dengan teknologi yang sudah barang tentu akan lebih canggih. Endapan dengan ukuran di atas 10 mikron dapat dihilangkan melalui proses penyaringan dan pengendapan, sedangkan ukuran di bawah 1 mikron memerlukan satu atau lebih cara pemisahan yang lebih tinggi. Hal inilah yang dipergunakan sebagai pertimbangan sehingga pada tes analitik dilakukan pemisahan menjadi golongan 3 besar yaitu :

1. Golongan zat yang mengendap
2. Golongan zat yang tercampur
3. Golongan zat yang terlarut

Zat - zat padat yang bisa mengendap adalah zat padat yang akan mengendap pada kondisi tanpa bergerak atau diam kurang lebih selama 1 jam sebagai akibat gaya beratnya sendiri. Besarnya endapan diukur dengan alat pengukur yang dinyatakan dalam satuan miligram setiap liter air limbah. Hal ini juga sangat penting untuk mengetahui derajat pengendapan dan jumlah endapan yang ada di dalam suatu badan air. Jumlah total endapan dapat dideteksi dengan penyaringan terhadap air kotor melalui kertas fiber atau saringan 0,45 mikron dan mengukur berat kering dari material yang terkumpul dalam satuan mg/l.

Sifat Kimia Air Limbah

Kandungan bahan kimia yang ada di dalam air dapat merugikan lingkungan melalui berbagai cara. Bahan organik terlarut dapat menghabiskan oksigen dalam limbah serta akan menimbulkan rasa dan bau yang tidak sedap pada penyediaan air bersih. Selain itu, akan lebih berbahaya apabila bahan tersebut merupakan bahan yang beracun. Adapun bahan kimia yang penting yang ada didalam air limbah pada umumnya dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

Bahan Organik

Air limbah dengan pengotoran yang sedang, maka sekitar 75% dari benda - benda tercamput dan 40% dari zat padat yang dapat disaring adalah berupa bahan organik alami. Zat - zat tersebut adalah bagian dari kelompok binatang dan tumbuh - tumbuhan serta hasil kegiatan manusia yang berhubungan dengan komponen bahan organik tiruan. Pada umumnya zat organik berisikan kombinasi dari karbon, hidrogen, dan oksigen bersama - sama dengan nitrogen. Elemen lainnya yang penting seperti belerang, fosfor, dan besi juga dapat dijumpai. Pada umumnya kandungan bahan organik yang dijumpai dalam air limbah berisikan 40 - 60% adalah protein. 25 - 50 % berupa karbonhidrat serta 10% lainnya berupa lemak atau minyak. Urea sebagai kandungan bahan terbanyak, di dalam urine merupakan bagian lain, yang penting dalam bahan organik, sebab bahan ini diuraikan secara cepat dan jarang di dapati urea yang tidak terurai berada di dalam air limbah.

Semakin lama jumlah dan jenis bahan organik semakin banyak, hal ini akan mempersulit dalam pengelolaan air limbah sebab beberapa zat tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme. Agar bisa mengolah zat tersebut perlu adanya tambahan biaya untuk membubuhkan bahan kimia seperti penyerap karbon untuk mengolah air limbah secara lengkap.

Read More

Dampak Pencemaran Lingkungan

Dampak dan Akibat Pencemaran Lingkungan 

Berikut beberapa dampak pencemaran lingkungan, baik pencemaran tanah, pencemaran air, maupun pencemaran udara, terhadap lingkungan.

Punahnya Spesies

Bahan pencemar lazimnya berbahaya bagi kehidupan biota air dan darat. Berbagai jenis hewan mengelami keracunan, kemudian mati. Berbagai spesies hewan memiliki kekebalan yang tidak sama. Ada yang peka, ada pula yang tahan. Hewan muda, larva merupakan hewan yang peka terhadap bahan pencemar. Ada hewan yang dapat beradaptasi sehingga kebal terhadap bahan pencemar., adpula yang tidak. Meskipun hewan beradaptasi, harus diketahui bahwa tingkat adaptasi hewan ada batasnya. Bila batas tersebut terlampui, hewan tersebut akan mati.

Peledakan Hama

Penggunaan pestisida dan insektisida dapat pula mematikan predator. Karena predator punah, maka serangga hama akan berkembang tanpa kendali.

Gangguan Keseimbangan Lingkungan

Punahnya spasies tertentu dapat mengibah pola interaksi biologis dalam suatu ekosistem. Rantai makanan, jaring-jaring makanan dan lairan energi menjadiberubah. Akibatnya, keseimbangan lingkngan terganggu. Daur materi dan daur biogeokimia menjadi terganggu.

Kesuburan Tanah Berkurang

Penggunaan pestisida dan insektisida dapat berdampak kematian fauna tanah. Hal ini dapat menurunkan kesuburan tanah. Penggunaan pupuk terus menerus dapat menyebabkan tanah menjadi asam. Hal ini juga dapat menurunkan kesuburan tanah. Demikian juga dengan terjadinya hujan asam.

Keracunan dan Penyakit

Orang yang mengkonsumsi sayur, ikan, dan bahan makanan tercemar dapat mengalami keracunan. ada yang meninggal dunia, ada yang mengalami kerusakan hati, ginjal, menderita kanker, kerusakan susunan saraf, dan bahkan ada yang menyebabkan cacat pada keturunanketurunannya.

Pemekatan Hayati

Proses peningkatan kadar bahan pencemar melewati tubuh makluk dikenal sebagai pemekatan hayati (dalam bahasa Inggrisnya dikenal sebagai biomagnificition.

Terbentuknya Lubang Ozon dan Efek Rumah Kaca

Terbentuknya Lubang ozon dan terjadinya efek rumah kaca merupakan permasalahan global yang dirasakan oleh semua umat manusia. Hal ini disebabkan karena bahan pencemar dapat tersebar dan menimbulkan dampak di tempat lain.

Pencemaran lingkungan berpengaruh terhadap kesehatan manusia, tata kehidupan, pertumbuhan flora dan fauna yang berada dalam jangkauan pencemaran. Gejala pencemaran dapat terlihat pada jangka waktu singkat maupun panjang, yaitu pada tingkah laku dan pertumbuhan. Pencemaran dalam waktu relatif singkat, terjadi seminggu sampai dengan setahun sedangkan pencemaran dalam jangka panjang terjadi setelah masa 20 tahun atau lebih. Gejala pencemaran yang terjadi dalam waktu singkat dapat diatasi dengan melihat sumber pencemaran lalu mengendalikannya. Tanda-tanda pencemaran ini gampang terlihat pada komponen lingkungan yang terkena pencemaran. Berbeda halnya dengan pencemaran yang terjadi dalam waktu yang cukup lama. Bahan pencemar sedikit demi sedikit berakumulasi.

Dampak pencemaran semula tidak begitu kelihatan. Namun setelah menjalani waktu yang relatif panjang dampak pencemaran kelihatan nyata dengan berbagai akibat yang ditimbulkan. Unsur-unsur lingkungan, mengalami perubahan kehidupan habitat. Tanaman yang semula hidup cukup subur menjadi gersang dan digantikan dengan tanaman lain. Jenis binatang tertentu yang semula berkembang secara wajar beberapa tahun kemudian menjadi langka, karena mati atau mencari tempat lain. Kondisi kesehatan manusia juga menunjukkan perubahan; misalnya, timbul penyakit baru yang sebelumnya tidak ada.Kondisi air, mikroorganisme, unsur hara dan nilai estetika mengalami perubahan yang cukup menyedihkan.

Bahan pencemar yang terdapat dalam limbah industri ternyata telah memberikan dampak serius mengancam satu atau lebih unsur lingkungan: Jangkauan pencemar dalam jangka pendek maupun panjang tergantung pada sifat limbah,jenis, volume limbah, frekuensinya dan lamanya limbah berperan.

Akibat yang ditimbulkan oleh pencemaran udara antara lain :

1. Terganggunya kesehatan manusia, seperti batuk dan penyakit pernapasan (bronkhitis, emfisema, dan kemungkinan kanker paru-paru.
2. Rusaknya bangunan karena pelapukan, korosi pada logam, dan memudarnya warna cat.
3. Terganggunya oertumbuhan tananam, seperti menguningnya daun atau kerdilnya tanaman akibat konsentrasi SO2 yang tinggi atau gas yang bersifat asam.
4. Adanya peristiwa efek rumah kaca (green house effect) yang dapat menaikkan suhu udara secara global serta dapat mengubah pola iklim bumi dan mencairkan es di kutub. Bila es meleleh maka permukaan laut akan naik sehingga mempengaruhi keseimbangan ekologi.
5. Terjadinya hujan asam yang disebabkan oleh pencemaran oksida nitrogen.

Akibat yang ditimbulkan oleh pencemaran udara antara lain :

1. Terganggunya kesehatan manusia, seperti batuk dan penyakit pernapasan (bronkhitis, emfisema, dan kemungkinan kanker paru-paru.
2. Rusaknya bangunan karena pelapukan, korosi pada logam, dan memudarnya warna cat.
3. Terganggunya oertumbuhan tananam, seperti menguningnya daun atau kerdilnya tanaman akibat konsentrasi SO2 yang tinggi atau gas yang bersifat asam.
4. Adanya peristiwa efek rumah kaca (green house effect) yang dapat menaikkan suhu udara secara global serta dapat mengubah pola iklim bumi dan mencairkan es di kutub. Bila es meleleh maka permukaan laut akan naik sehingga mempengaruhi keseimbangan ekologi.
5. Terjadinya hujan asam yang disebabkan oleh pencemaran oksida nitrogen.

Akibat yang dtimbulkan oleh pencemaran air antara lain :

1. Terganggunya kehidupan organisme air karena berkurangnya kandungan oksigen.
2. Terjadinya ledakan populasi ganggang dan tumbuhan air (eutrofikasi, dan
3. Pendangkalan Dasar perairan.
4. Punahnya biota air, misalnya ikan, yuyu, udang, dan serangga air.
5. Munculnya banjir akibat got tersumbat sampah.
6. Menjalarnya wabah muntaber.

Read More

Jenis Zat Pencemar di Alam

Jenis Zat dan Sumber Pencemaran di Alam

 

Adanya gas-gas dan partikulat-partikulat tersebut, baik yang diperoleh secara alami dari gunung berapi, pelapukan tumbuh-tumbuhan, ledakan gunung berapi dan kebakaran hutan, maupun yang diperoleh dari kegiatan manusia ini akan mengganggu siklus yang ada di udara dan dengan sendirinya akan mengganggu sistem keseimbangan dinamik di udara, sehingga dapat menyebabkan terjadinya pencemaran udara.

Gas-gas CO, SO2, H2S, partikulat padat dan partikulat cair yang dapat mencemari udara secara alami ini disebut bahan pencemar udara alami, sedangkan yang dihasilkan karena kegiatan manusia disebut bahan pencemar buatan.

Untuk kepentingan kesejahteraan makhluk hidup di alam semesta ini telah terjadi sistem keseimbangan dinamik melalui berbagai macam siklus yang telah diatur oleh Tuhan Yang Maha Esa. Salah satu contoh adalah siklus nitrogen dan siklus karbon.

 

Gambar Siklus Nitrogen di Alam.

Bahan pencemar yang dihasilkan oleh kegiatan manusia ini konsentrasinya relatif lebih tinggi dibandingkan dengan yang sudah ada di udara, terjadi secara alami, sehingga dapat mengganggu sistem kesetimbangan dinamik di udara dan dengan demikian dapat mengganggu kesejahteraan manusia dan lingkungannya.

Gambar Siklus Karbon di Alam

 

Sumber bahan pencemar udara ada lima macam yang merupakan penyebab utama (sekitar 90%) terjadinya pencemaran udara global di seluruh dunia yaitu :

1. Gas karbon monoksida, CO
2. Gas-gas nitrogen oksida, NOx
3. Gas hidrokarbon, CH
4. Gas belerang oksida, SOx
5. Partikulat-partikulat (padat dan cair)

Gas karbon monoksida merupakan bahan pencemar yang paling banyak terdapat di udara, sedangkan bahan pencemar berupa partikulat (padat maupun cair) merupakan bahan pencemar yang sangat berbahaya (sifat racunnya sekitar 107 kali dari sifat racunnya gas karbon monoksida).
 

1- Gas karbon monoksida (CO)

Karbon monoksida adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau, tidak mempunyai rasa, titik didih -192º C, tidak larut dalam air dan beratnya 96,5% dari berat udara. Reaksi-reaksi yang menghasilkan gas karbon monoksida antara lain:
 

- Pembakaran tidak sempurna dari bahan bakar atau senyawa­ senyawa karbon lainnya:

2 C + O 2 ======= 2 CO

- Reaksi antara gas karbon dioksida dengan karbon dalam proses industri yang terjadi dalam tanur:

CO2 + C ======= 2 CO

- Penguraian gas karbon dioksida pada suhu tinggi:

2 CO2 ========= 2 CO + O 2

- Gas karbon monoksida yang dihasilkan secara alami yang masuk ke atmosfer lebih sedikit bila dibandingkan dengan yang dihasilkan dari kegiatan manusia.

2- Gas-gas Nitrogen oksida (NOx)

Gas-gas Nitrogen oksida yang ada di udara adalah Nitrogen monoksida NO, dan Nitrogen dioksida NO2 termasuk bahan pencemar udara. Gas Nitrogen monoksida tidak berwarna, tidak berbau, tetapi gas nitrogen dioksida berwarna coklat kemerahan dan berbau tajam dan menyebabkan orang menjadi lemas. Reaksi-reaksi yang menghasilkan gas NO dan NO2 antara lain :

(1210 – 1765)ºC

2 N + O2  ======= 2 NO

2 NO + O2 ====== 2 NO

 

3- Hidrokarbon CH

Sumber terbesar senyawa hidrokarbon adalah tumbuh­tumbuhan. Gas metana CH4 adalah senyawa hidrokarbon yang banyak dihasilkan dari penguraian senyawa organik oleh bakteri anaerob yang terjadi dalam air, dalam tanah dan dalam sedimen yang masuk ke dalam lapisan atmosfer:

2 (CH2O)n ===== CO2 + CH4

 

4- Gas-gas belerang oksida (SOx)

Gas belerang dioksida SO2 tidak berwarna, dan berbau sangat tajam. Gas belerang dioksida dihasilkan dari pembakaran senyawa­senyawa yang mengandung unsur belerang. Gas belerang dioksida SO2 terdapat di udara biasanya bercampur dengan gas belerang trioksida SO3 dan campuran ini diberi simbol sebagai SOx.

S + O2 ======== SO2

2 SO2 + O 2 ==== 2 SO3

Read More

Karbon, Gas Rumah Kaca, dan Pemanasan Global

Peran Penting karbon pada Pemanasan Global dan Menghitung Serapan Karbon

Pada prinsipnya unsur-unsur iklim seperti suhu udara dan curah hujan dikendalikan oleh keseimbangan energi antara bumi dan atmosfer. Rata-rata jumlah radiasi yang diterima bumi seimbang dengan jumlah yang dipancarkan kembali ke atmosfer setelah digunakan untuk menguapkan air, memanaskan udara dan memanaskan permukaan tanah. Keseimbangan tersebut dipengaruhi antara lain oleh keberadaan gas-gas karbon dioksida (CO2), metana (CH4), nitrous oksida (N2O). Gas-gas tersebut memiliki kemampuan menyerap radiasi balik atau radiasi gelombang panjang dari permukaan bumi, sehingga suhu atmosfer atau udara bumi meningkat. Karena kondisi ini sama dengan kondisi di dalam rumah kaca maka gas-gas tersebut disebut gas rumah kaca (GRK) dan akibat yang ditimbulkan disebut efek rumah kaca. Tanpa GRK yang memiliki waktu tinggal (life time) yang panjang, suhu bumi diperkirakan mencapai 34 oC lebih dingin dari yang kita alami sekarang.

Masalahnya adalah bahwa konsentrasi GRK saat ini sudah mencapai tingkat yang membahayakan iklim bumi dan keseimbangan ekosistem. Hal ini disebabkan oleh adanya peningkatan konsentrasi GRK di atmosfer sebagai akibat kegiatan manusia (anthropogenic) dalam hal konsumsi bahan bakar fosil (BBF) sejak revolusi industri pada pertengahan tahun 1880an dan aligguna lahan. Walaupun pada dekade terakhir ini emisi CH4 mengalami penurunan hingga 22 juta Mg th-1 dari 37 juta Mg th-1 pada dekade terdahulu, dan emisi N2O juga menurun sedikit dari 3,9 menjadi 3,8 juta Mg th-1, tetapi emisi CO2 meningkat lebih dari dua kali lipat dari 1400 juta Mg th-1 menjadi 2900 juta Mg th-1 dalam dekade yang sama.

Secara umum adanya akumulasi peningkatan emisi GRK antropogenik meningkatkan konsentrasi GRK, akibatnya suhu atmosfer bumi sekarang menjadi 0,5 oC lebih panas dibanding suhu pada jaman pra-industri. Dalam jangka panjang suhu bumi akan cenderung semakin panas dari suhu yang seharusnya kita rasakan jika kita tidak berupaya menurunkan dan menstabilkan konsentrasi GRK.

Meskipun konsentrasi dan laju pertumbuhan CH4, dan N2O relatif rendah, tetapi kemampuan memperkuat radiasi (radiative forcing) gelombang pendek menjadi gelombang panjang (yang bersifat panas) jauh lebih besar dibanding CO2 yang konsentrasi dan pertumbuhannya lebih besar. Kedua GRK tersebut masing-masing mampu memperkuat radiasi sekitar 20 dan 200 kali kemampuan CO2. Hal ini berarti bahwa kenaikan yang sekecil apapun dari kedua GRK tersebut harus tetap dikendalikan. Uap air (H2O) sebenarnya juga merupakan GRK yang penting dan pengaruhnya dapat segera dirasakan. Misalnya pada saat keawanan dan kelembaban tinggi pada saat menjelang turun hujan, udara terasa panas karena radiasi gelombang-panjang tertahan uap air atau mendung yang menggantung di atmosfer. Namun H2O tidak diperhitungkan sebagai GRK yang efektif dan tidak dipergunakan dalam prediksi perubahan iklim karena keberadaan atau masa hidup (life time) H2O sangat singkat (9,2 hari).

Mengingat begitu banyaknya kemungkinan penyebab terjadinya peningkatan suhu dan pada gilirannya curah hujan dan faktor-faktor iklim lainnya, beberapa pertanyaan kemudian muncul. Apakah benar GRK antropogenik penyebab utamanya? Dari mana kita tahu GRK di atmosfer itu antropogenik? Kontroversi ini kemudian terjawab ketika para ilmuwan mencoba memisahkan antara perubahan faktor-faktor iklim yang disebabkan oleh pembakaran BBF dan alih-guna lahan (khususnya deforestasi) dari pengaruh faktor alami (Tabel 2). Termasuk dalam faktor alami ini adalah faktor internal (interaksi atmosfer dan lautan) dan faktor eksternal (variasi input radiasi matahari dan konsentrasi partikel aerosol di atmosfer atas) yang secara historis telah berperan dalam menentukan suhu bumi.

Bagaikan seorang dokter, upaya ini seperti mencari penyebab demamnya pasien yang datang ke rumahsakit dengan suhu badan 40oC. Setelah memeriksa kondisi fisik luarnya, dokter akan menyarankan pasien pergi ke laboratorium untuk memeriksakan darah atau air seni, sebab demam hanyalah gejala belaka. Diagnosis seperti ini juga dilakukan untuk melihat penyebab naiknya suhu bumi. Antara lain melalui pengamatan lapisan atmosfer atas dengan radiosonde dan penginderaan jauh hanya mampu merekonstruksi data selama 40 tahun. Akan tetapi jangka pengamatan itu terlalu pendek untuk dapat menjelaskan pengaruh manusia.

 

Selanjutnya diagnose dilakukan dengan pemodelan yang melibatkan lebih banyak unsur antropogenik yang mungkin mempengaruhi suhu bumi, termasuk diantaranya konsentrasi GRK yang akan menimbulkan efek rumahkaca yang memanaskan atmosfer dan partikel aerosol sulfat yang justru akan mendinginkan atmosfer. Adapun unsur alami yang dipertimbangkan di dalam pemodelan adalah aerosol dari letusan gunung api, variabilitas matahari, dan kondisi topografi. Untuk menguji validitas model sirkulasi global (Global Circulation Model, GCM) para peneliti lantas membandingkan hasil pemodelan dan hasil pengamatan jangka panjang.

Hasil yang diperoleh adalah:

• Adanya kesesuaian hasil pemodelan dan pengamatan dalam jangka 30-50 tahun
• Informasi yang dihasilkan tidak hanya berupa tabulasi tetapi juga dalam bentuk peta sehingga diperoleh gambaran mengenai variabilitas horisontal dan vertikal baik secara ruang (geografis) maupun waktu
• Pengaruh faktor antropogenik dan alam dapat dipisahkan
• Memasukkan aerosol antropogenik ke dalam perhitungan akan memperbaiki hasil prediksi model

Untuk membuktikan bahwa karbon yang meningkat jumlahnya adalah antropogenik, para ilmuwan melakukan studi detail tentang inti karbon di laboratorium dan pengamatan di stasiun-stasiun dalam jangka yang sangat panjang. Dari studi ini mereka menemukan bahwa pertama, karakteristik inti atom karbon yang berasal dari pembakaran BBF berbeda dengan inti karbon dari emisi alam. Karena fosil telah terpendam di lapisan dalam sejak puluhan juta tahun yang lalu maka sifat radioaktif inti karbon nya sudah hilang sementara karbon alami yang berasal dari permukaan atau dekat permukaan bumi intinya memiliki porsi radioaktif yang cukup besar. Meningkatnya konsentrasi karbon radioaktif rendah telah menyebabkan "pengenceran" kadar radioaktif karbon atmosfer secara keseluruhan. Kedua, dari hasil rekaman yang terdapat pada lingkar pohon (tree rings) ditunjukkan bahwa fraksi karbon -14 radioaktif makin mengecil dalam kurun waktu antara tahun 1850 hingga 1950. Ketiga, pengamatan jangka panjang di puncak Gunung Mauna Loa di Hawaii yang berada di tengah-tengah Samudera Pasifik dan di Kutub Selatan. Data konsentrasi CO2 di atmosfer dan di dalam contoh es yang diambil dari dua tempat yang tidak mengalami gangguan berupa lonjakan, GRK antropogenik tersebut direkonstruksi dalam kurun waktu 1850 hingga 2000 menunjukkan peningkatan konsentrasi CO2 yang cukup berarti dari 290 hingga 360 ppm.

Perubahan Iklim dan Karbon Terestrial

Siklus karbon global : Dimulainya kehidupan di bumi ini menyebabkan terjadinya konversi CO2 di atmosfer dan di lautan menjadi bentuk-bentuk C organik maupun anorganik lautan dan terestrial. Sejak ribuan tahun yang lalu perkembangan kehidupan di berbagai ekosistem alami membentuk suatu siklus yg menggambarkan pertukaran C yang terjadi secara alami antara atmosfer, lautan dan daratan. Pola pertukaran ini lambat laun telah dan akan terus berubah karena adanya aktivitas manusia. Aktivitas tersebut telah meningkatkan konsentrasi CO2 di atmosfer dari 285 ppmv pada jaman revolusi industri tahun 1850an menjadi 336 ppmv di tahun 2000. Jadi dalam kurun waktu 150 tahun konsentrasi CO2 di atmosfer telah meningkat sekitar 28 %.

Sumber (source), rosot (sink) dan kenaikan CO2 dapat dilihat setiap tahun konsentrasi CO2 atmosfer bumi bertambah dengan laju yang sangat tinggi. Bahkan kenaikan dalam dekade terakhir telah meningkat dua kali lipat dari dekade sebelumnya.

Menarik untuk diperhatikan bahwa alih-guna lahan di daerah tropis merupakan sumber CO2 terbesar kedua setelah pembakaran BBF. Artinya negara berkembang yang memiliki hutan luas seperti Indonesia yang masih memerlukan lahan baru untuk usahataninya perlu merencanakan dengan matang kegiatan-kegiatan yang berhubungan dengan konversi hutan dan deforestasi. Jika upaya konversi hutan masih harus dilanjutkan, maka para ilmuwan perlu memberi masukan ilmiah bagi usaha tersebut, sehingga pilihan-pilihan yang diambil tetap mempertimbangakn keberlanjutan usahatani dengan tingkat produktivitas lahan yang tetap tinggi sementara memperhatikan kaidah lingkungan, baik untuk kepentingan lokal maupun global.

Cadangan karbon: Siklus karbon global dapat disederhanakan dalam Gambar 3. Dari gambar tersebut terlihat bahwa cadangan karbon (di dalam kotak) tertinggi adalah di lautan, yaitu sekitar 39.000 Gt C atau sekitar 80 % dari jumlah seluruh karbon yang ada di alam, yaitu sekitar 48.000 Gt. Urutan cadangan terbesar kedua adalah fosil yang menyimpan karbon sekitar 6000 Gt. Selanjutnya, cadangan karbon di hutan yang meliputi biomasa pohon dan tanah hanya sekitar 2500 Gt. Sedang atmosfer menampung karbon sekitar 800 Gt.

Fluks karbon: Aliran karbon (C-fluks) digambarkan dengan tanda panah dalam satuan Gt C th-1. Proses ini terdiri dari pelepasan (emission) dan penyerapan (sequestration). Penggunaan bahan bakar fosil (dan pabrik semen) yang melepaskan CO2 sekitar 6,3 Gt C th-1, dengan penyerapan karbon tahunan sekitar 2,3 Gt oleh lautan dan sekitar 0,7 Gt oleh ekosistem daratan, dan sisanya 3,3 Gt masuk ke dalam cadangan karbon di atmosfer. Penggunaan karbon organik dari fosil berlangsung lebih cepat dari pembentukannya dan hanya sekitar 0,2 Gt th-1 dapat kembali melalui proses sedimentasi dalam waktu yang panjang.

Penyerapan CO2 neto oleh lautan per tahunnya relatif kecil dibandingkan dengan pertukaran CO2 antara atmosfer dan lautan. Pada tempat dengan garis lintang rendah di tropika umumnya, tingkat pelepasan CO2 ke atmosfer lebih banyak dari pada penyerapannya, hal sebaliknya terjadi pada tempat dengan garis lintang tinggi. Hal yang sama juga terjadi pada ekosistem daratan, penyerapan CO2 sekitar 0,7 Gt C th-1 suatu jumlah yang relatif rendah bila dibandingkan dengan fluksnya. Vegetasi menyerap karbon sekitar 60 Gt th-1, tetapi jumlah dilepaskan melalui respirasi dan pembakaran hampir sama dengan jumlah yang diserap. Beberapa dekade terakhir, ekosistem tropis merupakan sumber karbon karena adanya alih-guna hutan atau deforestasi dalam jumlah yang besar. Di lain pihak, hutan di daerah sub tropis umumnya telah pulih kembali karena turunnya deforestasi dan naiknya laju pertumbuhan hutan sebagai akibat dari peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer. Besarnya peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer masih terus diperdebatkan, jumlah karbon yang terdapat pada ekosistem terestrial (vegetasi+tanah) sekitar 3,5 kali jumlah karbon yang terdapat di atmosfer. Jumlah ini selalu berubah tergantung pada proses fotosintesis dan respirasi tanaman. Secara umum, tanah di daerah sub tropis menyimpan CO2 relatif lebih banyak dibanding vegetasi yang tumbuh di atasnya, tetapi untuk untuk daerah tropis kondisi tersebut hanya dijumpai pada tanah gambut, karena sebagian cadangan karbon tersimpan di dalam biomassa.

Bila di waktu yang akan datang kita lakukan ekstrapolasi, maka pertama kali yang harus dipertimbangkan adalah penggunaan BBF. Bila jumlah energi per kapita terus meningkat karena meningkatnya jumlah penduduk, maka hal ini akan meningkatkan konsentrasi CO2 di atmosfer dalam jumlah yang sangat besar. Jadi usaha menekan pelepasan CO2 ke atmosfer merupakan agenda utama kita. Isu paling hangat adalah yang berhubungan dengan kesamaan hak antar negara. Negara berkembang beranggapan bahwa:

• Negara maju yang telah mengemisikan GRK sejak lama dan dalam jumlah yang besar, bertanggungjawab menurunkan emisinya dengan target jumlah dan waktu yang jelas
• Negara berkembang harus mendapat kesempatan melanjutkan pembangunan ekonominya dan tetap mempunyai hak dalam meningkatkan emisi melalui peningkatan konsumsi BBF dan alih-guna lahan.

Dalam kesepakatan internasional pemerintah negara-negara di dunia ini telah menyepakati tingkat penurunan emisi untuk setiap negara maju dengan prinsip tanggungjawab bersama tetapi dengan kewajiban yang berbeda

(common but differenciated responsibility). Isu ini merupakan debat utama di tingkat internasional yang berhubungan ketika Protokol Kyoto dilahirkan. Melalui mekanisme Kyoto negara berkembang dapat berpartisipasi dalam Mekanisme Pembangunan Bersih (Clean Development Mechanism, CDM).

Faktor penghambat: Secara umum, lautan dan daratan berperanan penting dalam menyerap CO2. Serapan karbon neto oleh lautan merupakan penyangga utama dalam memperlambat peningkatan CO2 atmosfer. Lautan secara aktif melakukan pertukaran CO2 dengan atmosfer, terutama dalam bentuk karbon anorganik terlarut. Namun demikian lautan menyerap karbon hanya dalam jumlah sedikit karena kelarutan CO2 dalam air sangat lambat dan tergantung pada percampuran antara air di lapisan permukaan dengan dasar lautan.

Untuk serapan karbon secara biologi, sangat penting untuk mengurangi polusi. Aktivitas biologi yang berperanan penting dalam menyerap CO2 yang hanya terjadi pada lapisan yang berada pada beberapa meter di bawah permukaan air laut. Salah satu faktor utama yang membatasi aktivitas biologi tersebut adalah fluks hara (terutama unsur besi, Fe) dari daratan misalnya debu dari padang pasir.

Serapan karbon oleh ekosistem daratan dapat juga berperan sebagai penyangga tetapi tingkatannya masih lebih kecil bila dibandingkan dengan peran lautan. Hal penting yang banyak dibicarakan bahwa karbon yang disimpan dengan cara tersebut bersifat sementara, masih rawan untuk mengalami perubahan dan akan terlepas kembali ke atmosfer. Usaha mengurangi emisi, bila terjadi, diyakini tidak akan mampu untuk mencegah pemanasan global. Usaha peningkatan serapan hanya akan memperlambat peningkatan konsentrasi GRK, karena emisinya jauh lebih besar. Di masa yang akan datang usaha penurunan emisi atau pelepasan karbon ke atmosfer harus diutamakan jika pokok permasalahan perubahan iklim hendak dipecahkan.

Dengan hanya melihat pada besarnya cadangan karbon dan fluks karbon yang ada saat ini, terkesan bahwa usaha meningkatkan cadangan karbon di sistem daratan merupakan kontribusi yang sangat berarti dalam mememecahkan masalah peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer. Namun demikian, dengan jalannya waktu akan ada resiko bahwa karbon yang tersimpan sebagai cadangan karbon di daratan akan kembali lepas ke atmosfer. Berdasarkan model terbaik yang dapat mensintesis proses ekologis yang ada dapat diramalkan bahwa dengan meningkatnya CO2 dan suhu di atmosfer, maka pengaruh “pemupukan” CO2 akan berakhir, sedang tingkat respirasi akan meningkat. Dengan demikian sistem daratan akan menjadi sumber karbon neto. Jadi, usaha meningkatkan simpanan di daratan dengan meningkatkan cadangan karbon di pepohonan dan hutan, tetapi dilain pihak bisnis penggunaan BBF harus ditangani sesegera mungkin. Penyerapan karbon oleh ekosistem terestrial ini masih merupakan fungsi daratan yang sangat relevan masa transisi dalam upaya memenuhi target ekonomi global dan upaya memenuhi kebutuhan akan energi dengan jalan yang lebih ramah lingkungan. Perlu dicari bentuk sumber energi alternative yang terbarukan dan dapat menggantikan BBF secara berangsurangsur.

Penyebab terjadinya perubahan iklim global

Perubahan iklim terjadi terutama berhubungan dengan berubahnya komposisi gas di atmosfer. Hal ini mempengaruhi keseimbangan antara radiasi matahari yang datang dengan gelombang panjang yang dipantulkan kembali sebagai panas. Efek ini sama dengan kondisi di dalam rumah kaca yang memungkinkan sinar matahari untuk masuk tetapi energi panas yang keluar sangat sedikit, sehingga suhu di dalam rumah kaca sangat tinggi. Dengan demikian pemanasan global disebut juga efek rumahkaca dan gas yang menimbulkannya disebut gas rumah kaca (GRK).

Gas apa saja yang termasuk dalam kelompok gas rumah kaca? Gas-gas yang telah disepakati pada tingkat internasional adalah karbon dioksida (CO2), metana (CH4), nitrous oksida (N2O), perfluorokarbon (PFC) dan hidrofluorokarbon (HFC) dan sulfurheksfluorida (SF6). Untuk memudahkan perhitungan pencapaian komitmen atu target penurunan emisi, semua gas dinyatakan dalam ekivalen terhadap CO2 dengan memperhitungkan berat molekulnya. Tiga GRK pertama sering juga disebut sebagai GRK utama yang laju emisi dan konsentrasinya di atmosfer semakin meningkat dengan meningkatnya kegiatan manusia yang menggunakan BBF untuk pembangkit tenaga listrik, transporatsi, industri serta kegiatan lain yang berhubungan dengan alih guna lahan hutan menjadi lahan pertanian, perkebunan dan pemukiman.

Beberapa kegiatan manusia yang mempengaruhi emisi GRK antara lain adalah:

• Penggunaan bahan bakar fossil (BBF). Terjadi pada sektor energi, industri, dan transportasi. Kegiatan ini dapat dikendalikan dengan teknologi yang rendah emisi atau menggunakan energi yang terbarukan
• Alih-guna lahan. Melibatkan sektor kehutanan, pertanian, perkebunan dan pemukiman. Kegiatan ini dapat menjasi sumber (source) dan rosot (sink) GRK, tergantung dari tipe penggunaan lahannya.

Cadangan karbon terestrial

Beberapa faktor yang mempengaruhi serapan karbon neto oleh ekosistem terestrial adalah adanya alih-guna lahan (misalnya lahan hutan dikonversi menjadi lahan pertanian) dan adanya respon ekosistem daratan terhadap “pemupukan” CO2 , deposisi hara, variasi iklim dan adanya gangguan (misalnya kebakaran hutan). Ketiga faktor tersebut saling berinteraksi dengan hasil yang ditentukan oleh kekuatan setiap faktor. Separuh dari Produktivitas Primer Bruto (Gross Primary Productivity, GPP) global yang terakumulasi pada suatu sistem bentang alam akan direspirasikan ketika sistem itu “bernafas” dan mengambil oksigen alam.

Karena itu bahan organik atau bahan kering yang tersimpan dalam bentuk biomasa dan seresah atau Produktivitas Primer Neto (Net Primary Productivity, NPP) juga hanya separuhnya. Penebangan hutan atau untuk pembukaan lahan atau panen pada lahan pertanian selanjutnya akan meningkatkan emisi CO2 ke atmosfer. Karbon yang telah disimpan sebagai biomasa tanaman akan dilepaskan ke atmosfer lewat penebangan, pembakaran atau dekomposisi bahan organik di atas dan di bawah permukaan tanah selama dan setelah penebangan dan pembakaran hutan.

Dengan demikian cadangan karbon pada ekosistem tersebut direduksi cukup substansial menjadi Produktivitas Ekosistem Neto (Net Ecosystem Productivity, NEP). Sementara itu ekosistem masih mengalami gangguan dari waktu ke waktu berupa kebakaran, hama dan penyakit sehingga Produktivitas Biome Neto (Net Biome Productivity, NBP) yang tersimpan dalam jangka pendek menjadi semakin kecil. Dengan demikian untuk mempelajari neraca karbon global, diperlukan pengetahuan tentang hubungan antara cadangan karbon dengan sistem penggunaan lahan. Secara skematis perubahan cadangan karbon dari waktu ke waktu dalam proses ekosistem. Bahwa GPP yang biasanya diukur pada seluruh bagian tanaman yang berfotosintesa sebagai gambaran mengenai banyaknya bahan kering yang diakumulasikan per satuan waktu (tahun) mencapai 120 Gt C th-1. Setelah mengalami respirasi, NPP sistem tersebut yang diukur langsung pada seluruh bagian tanaman dalam bentuk biomasa jaringan tanaman mencapai 60 Gt C th-1. Sementara itu dekomposisi bahan organik telah menurunkan NPP menjadi NEP hingga sebesar 10 Gt C th-1. NEP merupakan selisih antara tingkat produksi karbon dari biomasa tanaman dengan tingkat dekomposisi bahan organik dari bagian mati (nekromasa)  tanaman (heterotrophic respiration). Respirasi heterotropik tersebut mencakup kehilangan karbon karena dikonsumsi herbivore dan melalui dekomposisi bahan organik oleh organisma tanah. NEP dapat diduga melalui dua jalan: (1) mengukur perubahan cadangan karbon dalam vegetasi dan tanah per tahun, (2) mengintegrasikan jumlah fluks CO2 per jam atau setiap harinya ke`dalam dan keluar vegetasi dan mengintegrasikannya per tahun. Integrasi NEP harus dinyatakan per dekade.

NBP adalah produksi neto bahan organik per wilayah yang mencakup satu kisaran ekosistem atau satu biome, termasuk juga di dalamya adalah respirasi heterotropik dan proses lainnya yang menyebabkan hilangnya karbon dari ekosistem (misalnya terangkut panen, serangan hama dan penyakit, penebangan dan kebakaran hutan, dsb). Besarnya global NBP (0.7 ± 1.0 Gt C th-1) ini relatif kecil bila dibandingkan dengan jumlah fluks karbon atmosfer dan biosfer. Pengukuran NBP ini dilakukan untuk jangka waktu panjang karena gangguan frekuensi gangguan relatif jarang.

Pertimbangan dalam perhitungan serapan karbon

Potensi ekosistem terestrial dalam mengurangi konsentrasi CO2 atmosfer tergantung dari macam ekosistem yang meliputi: komposisi spesies yang ada, struktur dan distribusi umur tanaman (terutama untuk hutan). Faktor lain yang cukup mempengaruhi adalah kondisi setempat seperti iklim, tanah, adanya gangguan alam dan macam pengelolaan. Penyerapan CO2 dari atmosfer setiap tahun terjadi di dalam ekosistem tanaman yang sedang tumbuh, seperti hutan tanaman dan hutan sekunder yang terbentuk setelah adanya penebangan, pembakaran atau gangguan lainnya. Pada hutan tua di daerah tropika basah, akumulasi biomasa terus berlangsung sehingga diperoleh akumulasi biomasa yang sangat tinggi. Namun hal ini hanya terjadi pada tingkat pohon, tetapi tidak pada tingkat ekosistem hutan, karena tingkat dekomposisi bahan organik di hutan kurang lebih sama dengan tingkat penyerapan CO2. Perkecualian terjadi pada hutan gambut, dimana akumulasi CO2 justru terjadi di dalam lapisan organik di permukaan tanah.

Jadi, dekomposisi merupakan kunci utama. Karbon atmosfer diserap oleh vegetasi dan diakumulasikan dalam biomasa. Berapa lama CO2 tinggal di dalam biomasa vegetasi tersebut sebelum dilepaskan kembali sebagai CO2 melalui proses dekomposisi atau melalui peristiwa pembakaran. Untuk menjawab pertanyaan tersebut diperlukan pengetahuan konsep waktu-paruh karbon, yaitu hilangnya 50 % karbon masa bagian tanaman per satuan waktu (tahun). Waktu-paruh karbon ini bervariasi untuk berbagai macam bagian tanaman, misalnya untuk seresah daun sekitar 0,3 tahun, 1 tahun untuk cabang pohon, 4 tahun untuk kayu balok, dan sekitar 20-30 tahun untuk batang pohon yang masih hidup.

Dalam penggunaan definisi tersebut, terdapat beberapa hal yang harus dipertimbangkan

• Produk kayu. Bila karbon diakumulasikan dalam kayu atau bagian tanaman lainnya, kemudian tanaman dipanen dan diangkut ke luar plot dan waktu-paruh karbonnya dapat diturunkan (misalnya, jika kayu tersebut dipakai sebagai kayu bakar) atau dinaikkan (misalnya, jika kayu tersebut diawetkan dengan bahan kimia, atau disimpan dalam lingkungan kering, atau disimpan dalam air). Kesulitan yang dihadapi dengan pemberian definisi di atas bahwa penyerapan karbon oleh suatu sistem sangat tergantung kepada nasib produk tersebut di tempat lainnya. Waktu-paruh kayu tergantung pada penggunaannya setelah penebangan, apakah dipakai sebagi kayu bakar, kayu bangunan, parabot rumah tangga, dan sebagainya. Produk tanaman tersebut selanjutnya berpindah ke pasar di kota, digunakan orang dan selanjutnya akan mengalami dekomposisi.
• Arang. Jika produk kayu dijadikan arang yang mempunyai waktu-paruh amat lama (hampir 100% tahan lapuk). Bila rambu untuk waktu-paruh ini tidak dipertimbangkan maka peng’arang’an produk hutan dengan teknologi yang benar akan merupakan jalan terbaik untuk penyerapan CO2 di atmosfer, karena pembakaran hutan menghasilkan arang dalam jumlah yang relatif kecil dibanding dengan jumlah CO2 yang dilepas ke atmosfer.
• Sampah kota. Bila pengelolaan sampah kota dimodifikasi lebih mengarah pada konservasi karbon tersebut, maka system pertanian konvensional merupakan mekanisme yang sangat penting dalam usaha pengurangan karbon di atmosfer.
• Hutan alam. Hutan alam yang telah tua dan mencapai klimaks dalam pertumbuhannya sangat sedikit menyerap CO2, karena hutan tua telah mencapai keseimbangan dimana tingkat pembentukan dan pelapukan berimbang. Pada hutan alami, bila satu pohon tua tumbang akan membentuk celah yang memungkinkan sinar matahari masuk ke permukaan tanah sehingga memungkinkan beberapa tumbuhan baru (sapling) tumbuh. Tumbuhan baru ini terus tumbuh hingga ukurannya mencapai ukuran pohon yang telah tumbang tersebut. Jadi hutan secara keseluruhan merupakan mosaik dari berbagai umur dan macam vegetasi yang akan mencapai keseimbangan antara karbon yang hilang dan yang diakumulasi, asalkan celah yang terbentuk hanya pada skala kecil. Bila banyak hutan alam harus diremajakan misalnya setelah ada kejadian bencana alam angin topan atau karena ada kebakaran, maka keseimbangan baru akan terbentuk tetapi waktu yang dibutuhkan sangat lama. Maka perbedaan antara NEP dan NBP menjadi sangat penting. Hal ini menjadi sumber perdebatan apakah hutan Amazon di Brazil merupakan rosot karbon atau bukan. Hasil pengukuran karbon pada hutan tua di Amerika Tengah dan kepulauan Karibia selalu meningkat setiap waktu. Tetapi harus diingat bahwa hutan-hutan tersebut masih dalam fase pemulihan setelah adanya bencana badai.

Guna menghindari kompleksitas batasan yang disebutkan di atas, maka pemantauan penyerapan karbon dari atmosfer ini selanjutnya diukur dari besarnya cadangan karbon yang ada dalam satu bentang lahan yang mencakup berbagai sistem penggunaan lahan dengan berbagai macam penutupan lahan.

Read More