xvi

39

Prosiding Pertenutan dun Presentasi llmiahPPNY-BATAN Yogyakarta. 25-27 April 1995

MANF AA T RAD IASI DALAM IND USTRI, UN GKUN GAN,DAN KES EHA TAN MAS YARAKA T

Nazly HilmyPAIR-BATAN,J/. Cinere,PasarJum'at,KotakPos43KEYr.JakartaSelatan

ABSTRAK

MANFAAT RADIASI DALAM INDUSTR/, LINGKUNGAN DAN KESEHATAN MASYARAKAT..Makalah ini mengupas pemakaian radiasi sinor gamma, berkas elektron don sinor X untuk industri,lingkungan don kesehatan masyarakat di negara maju maupun di Indonesia. Pada soot ini (1995) telahdioperasikan 160 buah iradiator sinor gamma di 45 Negara maju maupun berkembang, serlo 280 buahmesin berkas elektron terutama di negara maju seperti Jepang, Amerika Serikat don Perancis untukmenunjang Industri don kesehatan masyarakat. Indonesia telah mengoperasikan duo buah iradiator sinorgamma don duo buah mesin berkas elektron untukpenelitian don pengembangan yang dioperasikan olehBATAN serlo satu buah iradiator sinor gamma untuk industriyang dioperasikan olehperusahaan swasta.Penelitian don Pengembangan manfaat radiasi untuk dour ulang limbah padat, cair don gas sedangdikembangkan oleh Badon Tenaga Atom Internasional (IAEA) don BATAN guna menunjang programpelestarian lingkungan don pertanian berkelanjutan.

ABSTRACT

UTILIZATION OF RADIATION FOR INDUSTRIAL PURPOSES, ENVIRONMENTALPROTECTION AND PUBLIC HEALTH. Thispaper describes utilization of gamma-rays, electron beamand X-rays in industry, environment andpublic health in developed countries and in Indonesia. Atpresent(1995),160 of Gamma Irradiators in 45 countries around the world and 280 of Electron Beam Machinesmostly in Japan. UnitedStates of Americaand French have been operated to support industrialdevelopment. Two Gamma Irradiators and two Electron Beam Machines have been operated by BATANfor research and development and one of Gamma Iradiator is operatedfor industrialpurposes byaprivatecompany in Jakarta. To support environmentally sustainable development, International Atomic EnergyAgency (IAEA) as well as BATAN increase their activities in recycling of liquid and solid waste as well asflue gas by using radiation tachnology.

PENDAHULUAN

Teknik nuklir yaitu teknik yangmempergunakan radiasi atau radioisotop serta

sifat lainnya telah banyak dikenal clandimanfaatkansecara luas dalam berbagai bidang di Indonesiauntuk kesejahteraan masyarakat tanpamengabaikan segi keselamatan clan kelestarianlingkungan, misalnya di bidang kedokteran clankesehatan lingkungan, industri, pertanian clanpetemakan. Pada saat ini sedang dikaji pemakaianteknik tersebut untuk pelestarian lingkungan clanenergi. Badan Tenaga Atom Intemasional (IAEA)yang dibentuk tahun 1957 adalah salah satu badanyang memperkenalkan secara luas penggunaanradiasi clan radioisotop dalam penelitian daDpengembangan di berbagai bidang. Pada tahun1992 UNDP/RCAJIAEA telah mendirikan proyekpenelitian RAS/92/073 untuk negara Asia clanPasifIk dengan ju~ul "The Use of Isotopes and

Radiation to Strengthen Technology and SupportEnvironmentally Sustainable Development",dim ana Indonesia turnt berperan aktif. DiIndonesia penelitian daD pengembangan iniumumnya dilaksanakan di pusat-pusat penelitiandibawah Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN).

Ditinjau dari sifat radiasi itu sendiribeberapa manfaat dapat diambil antara lain:

I. Sifat dapat membunuh mikroba atau organismalainnya sehingga dapat digunakan untukmensterilkan alat kedokteran, bahan baku obatclan kosmetika, memperpanjang masa sirnpankomoditi pangan, membunuh mikroba patogenpangan untuk menghindarkan penyakit sertamembunuh organisma patogen dari limbahuntuk dapat digunakan kembali secara aman.

2. Mempercepat reaksi kimia untuk membuatproduk barn atau menguraikan produk yangtidak diinginkan.

NazlyHilmy ISSN 0216-3128

Prosiding Pertemuan don Presentasi l/miah

PPNY-BATAN Yogyakarta, 25-27 April 1995 xvii

3. Dapat mengubah sifat DNA dari organismahidup yang digunakan untuk membuat mutantanaman atau mutan mikro-organisma barndengan sifat yang diinginkan, menundapertunasan clanlain sebagainya.

4. Kekuatan radiasi akan berubah kalau melewatibahan, sifat ini banyak digunakan untukinspeksi uji tidak merusak yang menunjangindustri atau sebagai perunut dibidang industri,kedokteran clanpertanian.

5. Sumber radiasi yang dipancarkan oleh setiapisotop mempunyai waktu paroh yang berbeda,sifat ini dapat digunakan antara lain untukmenentukan umur bahan.

Dalam makalah ini akan dibicarakanmanfaat radiasi clanradioisotop di bidang industri,kesehatan clanlingkungan.

SUMBER RADIASI YANGDIGUNAKAN

Sinar gamma

Umumnya hanya dua macam sumberradiasigamma yang digunakan dalam industri yaitu sinargamma dad kobal-60 dengan waktu paruh 5,26tahun, energi kuantum 1,17 clan 1,33 MeV sertasesium-137 dengan waktu paruh 30 tahun energikuantum 0,66 MeV.

Fasilitas yang mempunyai sumber tersebutdinamakan Fasilitas Irradiator. Disamping keduajenis radioisotop tersebut digunakan juga isotoplainnya sebagai perunut dahlin industri, kedokteranclanpertanian.Berkas elektron

Berkas elektron ini dihasilkan oleh mesinyang disebut mesin berkas elektron, pactaumumnyamempunyai energi antara 200 keV clan10MeV.Sinar-X (Bremsstrahlung)

Sinar inijuga dihasilkan oleh mesin sinar-Xdengan energi tertentu atau akibat benturan berkaselektron dengan suatu target yang terdiri darimetal.Sifat sinar-X hampir sarna dengan sinar gamma.

Ketigajenis sinar tersebut salingmenunjangdalam pemakaian di industri karena sifatnya yangberbeda seperti terlihat pacta Tabel 1. Tergantungdari tujuan pemakaian, pengusaha dapat memilihantara Mesin berkas elektron atau Fasilitas iradiatorgamma.

Tabel1. Perbandingan sifat berkas elektrondengan sinar gamma

Teknik

EkoDomi daD Sosial

MANFAAT RADIASI DALAMINDUSTRI

Pacta saat ini (1994) di 45 negara telahdioperasikan 160 irradiator sinar gamma yang telahdigunakan secara komersial untuk mensterilkan alatkedokteran, bahan pengemas, bahan baku obat atauuntuk membunuh mikroba pathogen clanmikrobapembusuk yang dikandung bahan pangan,kosmetika clan bahan bakunya sehingga bahantersebut dapat dipakai dengan aman clan dapatdisimpan lebih lama. Sekitar 280 mesin berkaselektron telah dioperasikan dibeberapanegara majuseperti Jepang, Amerika Serikat, Perancis clanCanada untuk industri kabel, pelapisan permukaankayu, logam, kertas clan keramik serta untukpenelitian clan pengembangan pembuatan produkbarn dengan nilai tambah yang tinggi. Indonesiatelah mengoperasikan dua mesin berkas elektronclan tiga fasilitas iradiator sinar gamma yangdigunakan untuk penelitian clan pengembanganserta untuk layanan iradiasi untuk industri. Sumberradiasi lainnya seperti neutronjuga telah digunakanuntuk analisis kimia dengan teknik pengaktifanneutron clan untuk uji tidak merusak, sedangkan

ISSN 0216-3128 NazlyHilmy

BerkasSinar gammaElektron

Efek pada organisma Sarna Sarna

Kapasitas Tinggi Rendah

Kecepatan dosis Tinggi Rendah

Kerusakan bahan Rendah Lebih tinggi

Penetrasi Rendah Tinggi

Keseragarnan dosis Tinggi Rendah

BerkasSinar gammaElektron

pemasarakatan mudah lebih susah

modal awal relatif mahal relatif mahal

konveyer mahal murah

biaya proses murah relatifmahal

densitas bahan rendah «0,2) tinggi (>0,2)

batch besar keci!

xviiiProsiding Pertemuan don Presentasi Ilmjah

PPNY-BATAN Yogyakarta, 15-17 April 1995

sumber radiasi sinar-X clansurnber radiasi gammalainnya seperti 1921r,telah digunakan eecara rutinuntuk menunjang industri di Indonesia.

Radioisotop sebagai surnber radiasi dapatmemancarkan radiasi dengan waktu paro yangberbeda untuk setiap isotop. Identitas radioisotoptidak berubah walaupun sudah mengalami proseskimia maupun fisika sehingga dapat digunakansebagai perunut dalam bidang industri, kesehatanclanpertanian.

Secara umum dapat dijelaskan pemanfaatanradiasi dalam industri yang didasarkan kepada sifatmembunuh mikroba clan organisma lainnya yangdikandung berbagai komoditi untuk tujuansterilisasi atau menurunkan kandungan mikroba,sebagai berikut:

Alat kedokteran sekali pakai.Alat laboratorium (sarung tangan, pinset,pakaian, dB).Ghat clanbahan baku obat (obat illata, talkumamilurn, dB).Jaringan biologi (tulang, amnion, kulit dll). -Bahan pangalloKosmetika clanproduk kesehatan lainnya.Bahan pengemas untuk berbagai pemakaian.

Dosis radiasi yang digunakan sangatbergantung kepada jurnlah clan jenis kandunganmikroba dari bahan yang akan diiradiasi.Umurnnyadosis radiasi yang dipakai berkisar antara 5 sampaidengan 25 kGy.

Pemakaian teknologi radiasi dalam industrimemperlihatkan kenaikan yang nyata dari tahun ketahun. Diperkirakan 40 sampai 50% dad alatkedokteran sekali pakai akan disterilkan denganradiasi pada tahun 2000.

Pemakaian dalam industri yang didasarkanpada proses curing clan ikatan silang dapatdijelaskan sebagai berikut:

Pelapisan permukaan (kayu, kertas, keramikclanlogam)Ikatan silang untuk membuat tubing clankabeldengan sifat tertentuVulkanisasi lateks alamPembuatan thermoplastik-elastomerPembuatan bahan biokompatibel (pembalutsintetis, bahan alat kedokteran)Imobilisasi bahan biofungsi

Besamya dosis radiasi yang digunakansangat bergantung kepada jenis bahan clankualitasbahan yang akan dihasilkan.

Pada saat ini BATAN telah mengoperasikandua buah iradiator sinar gamma dengan sumberkobal-60 sebesar 70 clan 100 kCi clan dua buah

mesin berkas elektron dengan energi 300 kev clan 2Mev gun a penelitian clan pengembangan clan satuiradiator sinar gamma yang dioperasikan olehperusahaan swasta untuk industri.

MANFAAT RADIASI UNTUKLINGKUNGAN DANKESEHATAN MASYARAKAT

Limbah mempunyai pengaruh negatifterhadap lingkungan clankesehatan karena lirnbahbaik berbentuk cair, padat atau gas mengandungmikroba patogen, paras it, virus, logam berat,senyawa baracun organik atau anorganik. Namunlimbah juga mempunyai pengaruh positif karenamasih mengandung bahan dengan nilai nutrisi yangtinggi (N, P clan "trace element") yang dapatdirnanfaatkan kembali sebagai makanan tambahanuntuk temak, memperbaiki kondisi tanah seliadapat dipakai kembali sebagai pupuk alammenggantikan sebagian dari peranan pupuk buatan.Proses pemakaian kembali limbah dengan allanakan menunjang pertanian berkelanjutan.

Manfaat radiasi untuk lingkungan clankesehatan masyarakat terutama didasarkan kepadasifat radiasi sinar gamma clanberkas elektron yangdapat mengeliminasi (menghilangkan ataumembunuh) mikroba patogen, parasit clan virus,menguraikan senyawa organik beracun,menghilangkan ball busuk sehingga dapatmengubah lirnbah menjadi senyawa yang bergunauntuk menyelamatkan lingkungan clanmemperbaiki kesehatan masyarakat.Penanggulangan lirnbah dengan perlakuan radiasiadalah suatu teknologi pilihan untuk lingkunganclankesehatan masyarakat. Teknologi tersebut akansangat bermanfaat untuk negara berkembang yangmasih kekurangan sarana pengolahan lirnbah clansarana pelestarian lingkungan.

Pada saat ini sedang dikembangkanteknologi radia3idengan berkas elektron disampingteknologi yang sudah ada misalnya metoda fisika,kimia clan biologi sebagai tara altematif untukmengelirninasi flue gas yaitu gas buangan sepertiSO2clanNOxyang berasal dari pembakaran bahanbakar fosil misalnya minyak bumi clanbarn bara.Gas buangan terse but disamping senyawaanpolutan lainnya seperti HCI, H2S selia senyawaorganik mudah menguap (volatile organiccompound) dapat menirnbulkan hujan asam yangsangat merusak lahan pertanian. Keuntunganpemakaian teknologi radiasi antara lain: selektif,tidak meninggalkan residu, tidak menimbulkan

NazlyHilmy ISSN 0216-3128

Prosiding Perlemuan dan Presentasi IImiahPPNY-BATAN Yogyakarla, 15-17 Apri/1995 xix

polusi barn, cepat clanefisien. Kerugiannya antaralain investasi awal tinggi clanefisiensi pemakaiansangat bergantung kepada kesinambunganpenggunaan.

Reaksi gas buangan dengan berkas elektrondikombinasi dengan gas NH3 clan HzO akanmenghasilkan persenyawaan (NH4)zS04 clan(NH4)NOs yang dapat digunakan sebagai bahandasar pupuk. Reaksi utama dalam proses tersebutsebagai berikut:

Nz, Oz, HzO-OH, '0, HOz I lO-3S

II lO-5SSO. + 'OH + '0 + H2O _H2SO4

NO. + 'OH + '0 + HzO_HzN03

Hzs04+ NH3+ HzO - (NH4)zS04, III lOotS

(NtL)z S04 + NH3 + HzO + HN03 -(NtL)z SOz .2NtLN03

Reaksi tersebut berjalan sangat cepat.IAEA telah membangun clan

mengoperasikan sebuah mesin berkas elektronpercontohan dengan energi 10 MeV arus 50 mA diPolandia untuk memproses gas buangan. Proyektersebut berjalan dengan baik dengan menghasilkanbahan pupuk yang berkualitas sebagai basilsampingan. Bagan dari proses tersebut dapat dilihatpada Gambar 1. Instalasi tersebut dapat mengolahgas huang sebesar 270000 Nm3 per jam.

--Flaea...

Pusat Aplikasi Isotop clanRadiasi telah melakukanpenelitian clanpengembangan pemakaian teknologiradiasi pada limbahhewan, limbahmanusia, limbahkelapa sawit untuk dipakai kembali secara amanguna makanan tambahan ikan clan juga sebagaimedia tanaman jamur dengan basil yangmemuaskan. Gambar 2 memperlihatkanbagan dariproses iradiasi limbah kelapa sawit.

Dosis radiasi sebesar 4 kGy telah dapatmenghilangkan kontaminasi E. coli, fecalStreptococcus, Pseudomonas sp, Salmonella sp clanEnterobacteriaceae serta kontaminasi jamur clankhamir dad kotoran hewan clan limbah rumahtangga yang diperiksa. Penelitian clanpengembangan efek radiasi sinar gamma clansinarUV terhadap polutan organik dalam bentuk limbahcair seperti limbah zat warna, limbah pestisida,senyawa phenol, benzene clan cyanida sedangdilaksanakan dengan basil sementara yang cukupmeyakinkan,penelitian akan dilanjutkan denganmenggunakan radiasi berkas elektron untukmemilih tara yang paling efektif, efisien clanlebihmudah ditangani jika diaplikasikan dalammengolah limbah industri.

Pemakaian kembali limbah iradiasiterutamaditujukan untuk melindungi kesehatan masyarakatdisamping melestarikan lingkungan dalammenunjang pertanian berkelanjutan. Dalammenghadapi era globalisasi, era pertanian

CaIIodOf0..< .....

. . . . . ... .ltaek

tlae..-"'mYo. .!!l JWD.Lp

JIb '1DoIa'O."""DO;""~' :aIIJMIs

Gambar 1. Mekanisme pengolahan gas huang dengan berkas elektron (CHMIELEWSKI, 1993)

Limbah cair clan padat yang terdiri dadlimbah rumah tangga, limbah hewan, industri clanpertanian lainnya dengan kandungan senyawaberacun dalam jumlah yang tidak membahayakantetapi sarat dengan kandungan mikroba patogen,dapat dikonversikan kembali dengan aman sebagaimakanan temak. Badan Tenaga Atom Nasional,

berkelanjutan clan untuk melindungi kesehatanmasyarakat, aplikasi teknologi radiasi pada limbahuntuk dapat dimanfaatkan kembali secara amanharuslah diperhitungkan sebagai salah satuteknologi altematif

ISSN 0216-3128 NazlyHilmy

xx

Empty fr~lt bunc~P.18 press Uber

Irradlation

~~V1.

I/o, p

. .

1011 pal. was~.sl. .

p."~"\1rlu.tlon\5-10\«07)

Prosiding Pertemuan don Presentasi llmiah

PPNY-BATAN Yogyakarta, 15-17 April 1995

Inocul.tlon oruseful .1croor~anls.. 1$.

B~

.-::-,.

.: ;":

c) !An.1.8al tudS!

T17

C) -"A.P- ~.;.-;

.~:::. :"'::-

I'.r..n~.tlon. .

IMusbroolu I. .

Gambar 2. Skema perbaikan mutu limbah kelapa sawit dengan iradiasi (KUME, T.,1990)

KESIMPULAN

1. Secara teknik, teknologi radiasi sudahmapan untuk dipakai dalam industri,pelestarian lingkungan dan melindungikesehatan masyarakat.

2. Secara ekonomi, perhitungan yang cermatserta kondisi setempat harus dikaji secaramendalam sebelum investasi.

3. Secara sosial, pemasyarakatan mesin berkaselektron lebih mudah diterima dibandingkaniradiator sinar gamma.

4. Prospek dari pemakaian radiasi untukmelestarikan lingkungan dalam menunjangera globalisasi sangat cerah.

DAFT AR PUST AKA

1. MACHI, S., "New trends in industrialapplications of electron beam machine",Proc. of the Workshop on Utilization ofElectron Beam Machine (Sueo Machi)JAERIM, 90-194, Tokyo (1990) 15.

2. CHMIELEWSKI,-G., "An EnablingTechnology for Environment Protection andPublic Health", IAEA Scientific Meeting,Vienna,Austria (1990).

3. KUME,T., "Application of Radiation toAgroresources", Proceeding of theWorkshops on The Utilization of ElectronBeam, Jaeri-M 90-194,Tokyo(1990).

4. SCOT, B., Alstrom, irradiation of municipalsludge for agricultural use, Radiat. Phys.Chern., Vol. 25, No. 1-3 (1985) 1-10.

5. VYSOTSKAYA, N.A., and SHEVCHNK,L.G., Physico-chemiCal aspects of sewage

ionizing radiation treatments, Radiat. Phys.Chern., 285 - 6 (1986) 581.

6. HILMY, N., SUWlRMA, S., HARSOJOand SUHADI, F., Mirobiological andphysicochemical studies on irradiateddewatered sludge, Atom Indonesia, 13 1(1987) 1.

7. HILMY, N., HARSOJO, and SUWIRMA,S., Combined treatment of solar energy andgamma irradiation to eliminate pathogenicbacteria in dewatered sludge, AtomIndonesia 13 2 (1987) 15.

8. HARSOJO,ANDINI,L.S.,HILMY,N.,andSUWIRMA, S., Radiation disinfection ofmanure for animal feed suplement, AtomIndonesia 152 (1989) 13.

9. HARSOJO, HILMY, N., and SUWIRMA,S., Radiation disinfection of liquid sewagesludge for safe reutilization, Atom Indonesia18 1 (1992) 1.

10.JEAN F. SWINWORD, The CanadianCommercial Demonstration SludgeIrradiator Project, Nordion Int. Inc.,Ontario,Canada (1990).

11.THOMAS E. BATTS, Stella Mott,Evaluation of Irradiated Composted SewageSludge for Crop Production, Nordion Int.Inc., Ontario, Canada (1992).

12.WATANABE, H., and TAKEHISA, M.,Rad. Phys. Chern. 24 1 (1984) 41.

13.GARCIA, l.W., BLESSIN, C.W.,INGLETT, G.E., and CARLSON, RO., J.Agr. Food Chern. 22 6 (1974) 810

14.1. GARY YEAGER, and O'BRIEN, R T.,Proc. of Cone. Water Pollution ControlFederation, Detroit (1981).

NazlyHilmy ISSN 0216-3128

Prosiding Pertemuan dun Presentasi IImiahPPNY-BATAN Yogyakarta, 15-17 April 1995 xxi

15.LESSEL, T., SUESS, A., andSCHURMAAN, Go, "New investigation atthe sludge irradiation plant inGeiselbullach", Radiation for ControlEnvironmental Pollution, ESNA, BRNO(1978)77.

16. STARK, Ho, ROSOPULO, A.,HENKELMANN, R., and HAHN, M.,"Chemical analysis in sewage sludge afterdifferent treatment", Radiation for PollutionAbatement, ESNA, Munich (1976) 231.

17.SMITH, G.So,KIESLING,H.E., RAY, E.E.,ORCASBERRO, Ro, TRUJILLO, P.,HERBEL, C.H., and SIVINSKI,J.S., "Driedirradiated sewage solids as supplementalfeed for cattle", Irradiation of OrganicWastes for the Purpose of Animal Food,ESNA, Hanover (1979) 2.

18.WEBB, S.J., Canad. J. Microbiol. 7 (1961)607.

ISSN 0216-3128 NazlyHilmy