Industri merupakan usaha manusia agar barang yang berasal dari alam dapat dimanfaatkan menjadi produk yang mempunyai nilai jual dan memiliki prospek yang menguntungkan dari segi ekonomi seperti pangan, pakan, bahan bakar, pupuk, dan kosmetika. Suatu industri kimia harus memperhatikan kelestarian lingkungan dari mana bahan baku diperoleh, bagaimana proses pengolahan bahan industri, dan produk apa yang  sangat diperlukan.  Dengan upaya ini diharapkan diperoleh hasil samping berupa limbah yang minimal dan tidak merugikan kehidupan kita serta kita dapat hidup lebih nyaman.

 

 Proses industri bertujuan memisahkan produk kimia dari campuran

senyawaan kimia yang berasal dari bahan alami sebagai bahan baku. Bahan baku berasal dari alam mencakup: bahan alam hayati dan bahan  non hayati.

 1.      Bahan Alam Hayati         Banyak produk kimia yang berasal dari bahan alam hayati, contohnya

yaitu:-     Kertas hasil industri pabrik bubur kertas (pulp), berasal dari serat

selulosa bagian kayu tumbuhan.-     Gula/sukrosa hasil produk industri gula, berasal dari tanaman

tebu/bit.-    Tepung/amilosa digunakan dalam industri pangan/obat-obatan,

berasal dari umbi ketela pohon, ubi jalar atau biji-bijian serealia (jagung dan gandum), batang pohon sagu dan batang enau.

-     Alkaloida kinin dan turunannya kelompok kuinolin, digunakan untuk obat sakit malaria yang diproduksi dari ekstraksi atau sari kulit batang kina.

 Bahan alam hayati merupakan bahan baku industri terbarukan

(renewable), dimana tanaman, hewan atau mikroba dapat mensintesis

sendiri dari prekursornya (CO2, H2O, N2, NH3, S, dan sebagainya) secara biosintesis.  Contoh:-     Berbagai bakteri dapat mensintesis bahan obat vaksin yang banyak

digunakan untuk pengobatan bagi kesehatan manusia, ternak maupun hama penyakit tanaman.

-    Obat antibiotika diproduksi dari kelompok tetrasiklin, ampisilin maupun amoksilin.

 2.      Bahan Alam Non Hayati

Bahan alam non hayati dan bahan mineral/tambang merupakan bahan yang tak dapat terbarukan (irrenewable/renewable), sehingga akan habis dalam jangka waktu tertentu. Minyak bumi akan habis pada suatu saat dan tak dapat diperbaharui lagi.  Molekul-molekul besar dari minyak bumi dapat dipecah menjadi molekul yang lebih kecil disebut dengan proses Cracking.  Dari hasil proses cracking ini dapat diperoleh bahan baku untuk pembuatan produk baru lainnya.  Bahan baku hasil proses cracking diantaranya yaitu:-     Etana      Etena digunakan untuk membuat etanol dan plastik polietena, etanol

digunakan sebagai bahan pelarut/bahan baku produk lainnya, sedangkan polietena kegunaannya untuk penyimpan sayur agar tetap segar, pembuatan pipa, pakaian, cat, wadah plastik

-     Gas hidrogen      Hidrogen digunakan sebagai gas pembawa pada kromatografi/ pada

reaksi hidrogenasi untuk menjenuhkan minyak nabati. 

Produk kimia yang menggunakan bahan alam non hayati (mineral) seperti contoh di atas sebagai bahan bakunya juga dapat menghasilkan:-     berbagai jenis pupuk (TSP,  superfosfat, KCl, dan NaCl)-     bahan bakar (minyak bumi, batubara, dan uranium)-     bahan logam (aluminium dari mineral bauksit, besi dari mineral

pirit/apatit).-     logam Au, Ag, dan Cu yang berasal dari berbagai mineral. 

  

Proses dalam industri kimia meliputi proses fisika, proses kimia dan bioproses.

 1.      Proses fisika

Pemanfaatan sumberdaya alam yang paling sederhana adalah melalui proses fisika, yaitu dengan memanfaatkan berbagai sifat fisika (diameter butiran, suhu, kelarutan, pelelehan, pendidihan, penguapan, penghancuran maupun menghomogenkan suatu campuran) dari bahan alam tersebut. Contoh:-    Industri batubara dilakukan dengan penambangan/pengerukan

mineral batubara dari kulit bumi, kemudian dibawa ketempat industri energi, dibakar dan dimanfaatkan.

-   Pembuatan keramik dari mineral tanah liat melalui proses pelumatan sampai homogen dengan mencampur air, pencetakan, pemanasan suhu tinggi dan diperoleh produk keramik sederhana.

 2.      Proses Kimia

Dalam industri kimia harus memperhatikan persyaratan fisik dari bahan baku yang digunakan dan katalis agar reaksi kimia dapat cepat terjadi. Contoh:-     Gas buang CO dari industri petrokimia direaksikan dengan amonia

pada suhu dan tekanan tertentu, serta katalis akan diperoleh pupuk urea.

-     Industri gas/larutan amonia dengan mengalirkan gas H2 dan gas N2 dari alam dalam suatu reaktor dengan katalis tertentu akan diperoleh gas amonia yang larut dalam air.

-     Larutan garam NaCl dalam suatu reaktor akan diperoleh NaOH dan gas klor melalui proses elektrolisis,

-     Gas klor merupakan bahan baku industri pestisida (DDT), industri Ca(OCl)2, pelarut organik CCl4, CHCl3, CH2Cl2, dan sebagainya.

 3.      Bioproses

Industri kimia yang modern saat ini banyak menggunakan bioproses, yaitu dengan memberdayakan mahluk hidup (mikroba, jaringan tumbuhan dan hewan) untuk melakukan biosintesis senyawa kimia sesuai dengan sifat genetis biotanya. Berbagai jenis antibiotika, vaksin, hormon, antioksidan dan vitamin, banyak diproduksi berdasarkan bioproses. Contoh: Pembuatan asam sitrat dan asam glutamat (bahan penyedap makanan dan minuman) melalui metode fermentasi dengan bahan baku nutrisi yang direkayasa untuk pertumbuhan mikroba dan jenis mikroba yang berbeda.

 

 

         Dalam proses produksi industri kimia, pengawasan kualitas sangat diperlukan mulai dari bahan baku, proses produksi, produk, bahkan selama proses berlangsung diperlukan pengambilan contoh untuk dianalisis/uji stabilitas kandungan senyawa kimianya. Hal ini bertujuan agar produk yang dihasilkan dapat dijamin baik bagi konsumen atau pemakainya. 1.      Mutu Bahan Baku

Pemilihan bahan baku merupakan hal yang penting agar diperoleh produk dengan kualitas yang diharapkan. Contoh:-     Serat selulosa yang terdapat pada buah kapas sangat baik untuk

dipintal menjadi benang dibandingkan serat selulosa dari buah randu.-     Selulosa yang berasal dari kayu Cassia sp (cemara) menghasilkan

bubur kertas (pulp) yang lebih baik dibandingkan selulosa dari batang padi/ampas batang tebu setelah diambil gulanya.

-  Dalam pemilihan bahan baku produk industri yang harus memperhatikan yaitu:  kandungan senyawa utama bahan tersebut sifat fisik dan kimia dari senyawa yang tercampur dalam bahan baku tersebut.

 2.      Mutu Produk

Mutu suatu produk sangat dipengaruhi oleh lingkungan dan penanganan produk tersebut mulai dari pengemasan, penyimpanan,

transportasi dan penyajian produk tersebut sampai pada konsumen. Untuk menjaga kepercayaan konsumen terhadap suatu produk, produsen memberikan tanggal produksi. tanggal kadaluarsa dan mencantumkan komponen senyawa kimia yang terkandung serta bahan kimia pengawet yang diberikan.

 

          Dalam proses produksi industri kimia dari bahan alam, disamping diperoleh produk yang diinginkan juga dihasilkan limbah yang mungkin dapat dimanfaatkan lagi (reused) atau dicoba didaur ulang (recycled) atau dapat dikurangi volume limbahnya (reduced).  Limbah dari industri dapat berupa limbah padatan, cairan ataupun gas. 1.      Limbah Padat

Limbah padat dari produksi kayu olahan misalnya ranting kayu dapat diubah menjadi arang kayu, atau bekas gergajian digunakan untuk produksi papan partikel, arang briket, arang aktif, dan media produksi jamur.Limbah padat dari penggunaan lumpur aktif untuk mengolah limbah cair digunakan untuk bahan bangunan (misal bata dan pupuk tanaman)

 

2.      Limbah cair

Air yang telah digunakan  untuk keperluan industri sering dikembalikan lagi ke sumber asalnya. Keadaan ini merupakan masalah, karena semakin lama jumlah polutan di dalam air tersebut menjadi semakin tinggi.  Akibatnya penanganan air buangan/limbah cair tersebut harus diolah secara fisika, kimia ataupun biologis.  Proses penanganan air buangan pada prinsipnya terdiri atas 3 tahap yaitu: proses primer, sekunder dan tersier.

           

a.      Proses penanganan primer                    

Proses penanganan air buangan primer terdiri atas tahap-tahap sebagai berikut:

1)   Penyaringan      Bahan-bahan buangan yang mengapung dan berukuran besar

dihilangkan dari air buangan dengan cara mengalirkan air tersebut melalui saringan.

2)   Pengendapan dan pemisahan benda-benda kecil      Pasir, benda-benda kecil dan hasil hancuran padatan dari tahap

pertama dibiarkan mengendap pada dasar suatu tabung.3)   Pemisahan endapan      Setelah dipisahkan dari benda-benda kecil, air buangan masih

mengandung padatan tersuspensi. Padatan ini dapat mengendap jika aliran air buangan diperlambat, dan proses ini dilakukan dalam tangki sedimentasi.  Padatan tersuspensi yang mengendap disebut lumpur mentah dan dikumpulkan untuk dibuang .

 Air hasil proses penanganan primer kemudian diberi perlakuan

dengan gas klorin sebelum dibuang ke sungai atau saluran air dengan tujuan membunuh bakteri penyebab penyakit yang dapat membahayakan lingkungan.  Proses penanganan primer dapat menghilangkan kira-kira sepertiga BOD dan padatan tersuspensi dan beberapa persen komponen organik . 

b.      Proses penanganan sekunderDua proses yang biasa digunakan dalam proses penanganan

sekunder yaitu: proses penyaring trikel dan lumpur aktif.  Sistem lumpur aktif dapat menghilangkan padatan tersuspensi dan BOD sampai 90%, sedangkan sistem penyaring trikel dapat menghilangkan padatan tersuspensi dan BOD sampai 80-85 %.

Penyaring trikel terdiri atas lapisan batu dan kerikil dengan tinggi 90 cm - 3 m.  Air buangan dialirkan melalui lapisan ini secara lambat.  Air yang telah mengalir melalui lapisan aktif ini akan dikeluarkan melalui pipa pada bagian bawah penyaring. 

Sistem penyaring trikel/penyaring biologis merupakan cara lama dalam penanganan sekunder air, sedangkan cara yang lebih baru disebut proses lumpur aktif.   Pada proses ini kecepatan aktivitas

bakteri ditingkatkan dengan cara memasukkan udara dan lumpur yang mengandung bakteri ke dalam tangki sehingga lebih banyak mengalami kontak dengan air buangan yang sebelumnya telah mengalami proses penanganan primer.  Selama proses ini, bahan organik dipecah menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana oleh bakteri yang terdapat di dalam lumpur aktif . Air buangan kemudian keluar dari tangki aerasi menuju tangki sedimentasi dimana padatan akan dihilangkan. Proses penanganan sekunder diakhiri dengan proses klorinasi. Lumpur aktif yang mengandung bakteri dapat digunakan lagi dengan  mengalirkan ke dalam tangki aerasi dan mencampur dengan air buangan baru dan udara atau oksigen murni .

 

c.      Proses penanganan tersier

Proses penanganan primer dan sekunder terhadap air buangan  dapat menurunkan BOD air dan menghilangkan bakteri yang berbahaya tetapi tidak dapat menghilangkan komponen organik dan anorganik yang terlarut. Oleh karena itu perlu proses lanjut/tersier untuk menghilangkan bahan-bahan terlarut melalui  penghilangan senyawa bernitrogen dan fosfor atau dengan pemisahan secara kimia fisika (adsorbsi, destilasi dan osmosis balik).

 

1)   Adsorbsi dan pengendapan     Salah satu cara adsorbsi adalah mengalirkan air yang

mengandung komponen terlarut melalui karbon aktif (dalam bentuk butiran/bubuk).  Kelebihan karbon bentuk butiran yaitu dapat diaktifkan lagi untuk diguanakan dengan cara memanaskan di dalam tungku pembakaran. Komponen organik yang terlarut akan diadsorbsi pada permukaan karbon aktif dan kemudian dipisahkan dari air dengan menggunakan bahan kimia penggumpal. Fosfor merupakan nutrien tanaman dapat dihilangkan melalui pengendapan dengan cara:

-     menambahkan kapur sehingga air bersifat basa dan dapat mengendapkan fosfor. 

-     menambahkan senyawa garam (mengandung ion Fe3+, Al3+, atau Ca2+) agar fosfat bentuk anorganik mengendap, sedangkan bila fosfor dalam bentuk organik diadsorbsi pada endapan  hidroksida yang terbentuk oleh kation tersebut dalam larutan basa. 

 

2)   Elektrodialisis     Cara ini untuk menghilangkan garam-garam anorganik dalam air

buangan dengan menggunakan listrik dan membran (terbuat dari plastik yang telah diberi perlakuan kimia).  Pada metode ini dialiri listrik ke dalam air yang didalamnya terdapat 2 elektrode  yang terpisah satu sama lain oleh membran.  Ion-ion di dalam larutan akan tertarik oleh elektrode menembus membran sehingga tinggal air yang tak mengandung garam-garam anorganik.  Air yang telah dibersihkan dapat digunakan kembali/diolah lebih lanjut.  Perlakuan elektrodialisis satu tahap dapat mengurangi kandungan garam sebesar 35% dan menghasilkan rekoveri air 92%.  Kelemahan proses ini yaitu tak dapat memisahkan molekul-molekul organik.

 

3)   Osmosis balikProses osmosis terjadi bila 2 macam larutan dengan konsentrasi berbeda dipisahkan oleh membran permiabel.  Selama proses ini, air akan mengalir dari larutan berkonsentrasi rendah ke konsentrasi lebih tinggi sampai kedua larutan tersebut mencapai kesetimbangan atau sama.Osmosis balik menggunakan proses ini dengan arah berlawanan.  Larutan dengan konsentrasi tinggi harus diberi tekanan yang cukup sehingga molekul-molekul air tidak akan mengalir ke dalam. Masalah yang ditemuai dalam penggunaan metode osmosis balik adalah:

-   dalam mendapatkan penyangga yang tepat pada permukaan membran yang luas dan tipis.

-    pembuangan sisa air buangan yang konsentrasinya menjadi pekat.  Proses osmosis balik dapat mengurangi total padatan sebesar 90% dan menghasilkan rekoveri air sebanyak 75%.

 Industri pulp dan kertas merupakan salah satu jenis industri terbesar

di dunia dengan menghasilkan 178 juta ton pulp, 278 juta ton kertas dan karton, serta menghabiskan 670 juta ton kayu. Pertumbuhannya dalam dekade berikutnya diperkirakan antara 2% - 3.5% per tahun, sehingga membutuhkan kenaikan kayu log yang dihasilkan dari lahan hutan seluas 1 sampai 2 juta hektar setiap tahun.  Dalam proses produksinya industri pulp dan kertas membutuhkan air dalam jumlah yang sangat besar. Hal ini dapat mengancam kelestarian habitat di sekitarnya karena mengurangi tingkat ketersediaan air bagi kehidupan hewan air dan merubah suhu air.

Pulp dibuat secara mekanis maupun kimia dengan memisahkan serat kayu atau selulosa dari bahan lain. Dalam proses kraft pulping, larutan campuran antara sodium hidroksida dan sodium sulfida digunakan untuk melarutkan bahan tidak berserat. Pulp kemudian diputihkan untuk menghasilkan kertas yang putih.  Beberapa zat kimia digunakan dalam proses pemutihan (bleaching) antara lain gas klorin, sodium hidroksida, kalsium hipoklorit, klorin dioksida, hidrogen peroksida dan sodium peroksida. Setelah penambahan filter dan pewarna, bubur kertas dibuat menjadi kertas. Beberapa jenis pelapis juga digunakan dalam tahap penyelesaian.

Industri pulp and paper menghasilkan limbah cair yang dapat menyebar ke seluruh ekosistem di sekitarnya. Berdasarkan hasil laboratorium hal ini  akan berdampak pada penyimpangan reproduktif pada zooplankton dan invertebrata yang merupakan prey dari ikan serta kerusakan genetik dan reaksi sistem kekebalan tubuh pada ikan.  Untuk mengatasi masalah ini maka diperlukan program minimisasi limbah yang efektif dan dapat mengurangi biaya produksi dan beban pelaksanaan peraturan pengelolaan limbah berbahaya.  Upaya ini diharapkan dapat

meningkatkan efisiensi, kualitas produk dan hubungan yang baik dengan masyarakat serta perbaikan kualitas lingkungan.

 3.      Limbah gas                                                       

Pembakaran bahan-bahan yang mengandung sulfur akan menghasilkan bentuk sulfur oksida (SOx).  Sumber polusi SOx berasal dari batubara, minyak bakar, gas, kayu atau pemurnian minyak bumi, industri asam sulfat, dan peleburan baja.  Pabrik peleburan baja merupakan industri terbesar yang menghasilkan SOx. Polutan SOx mempunyai pengaruh terhadap manusia dan hewan pada konsentrasi lebih tinggi daripada yang diperlukan untuk merusak tanaman (kerusakan pada tanaman terjadi pada konsentrasi 0,5 ppm).  Pengaruh SOx terhadap logam dapat pula mengakibatkan korosi.

Metode yang dapat dilakukan untuk mengurangi dan mengontrol emisi SOx adalah sebagai berikut:-     penggunaan bahan bakar bersulfur rendah-     substitusi sumber energi lainnnya untuk bahan bakar-     penghilangan sulfur dari bahan bakar srbelum pembakaran-     penghilangan sulfur dari gas buangan 

[Latihan]