Tugas ke-4 Ryanti Widya Savitri (1406584183)

Penipisan Lapisan Ozon

I. PENDAHULUAN

Ozon (O3) merupakan molekul yang terbentuk

dari tiga atom oksigen dan bersifat relatif tidak

stabil. Ozon secara alami terdapat di atmosfer, yaitu

sekitar 10% berada pada troposfer (10-16 km dari

permukaan bumi) dan 90% pada stratosfer (16-50

km dari permukaan bumi) [1]. Pada tahun 1839,

lapisan ozon mulai diperkenalkan oleh seorang

ilmuwan dari Jerman, Christian Friedrich

Schönbein. Lapisan ozon adalah konsentrasi dari

molekul ozon dalam stratosfer [1].

Molekul Ozon diukur dalam satuan Dobson

Unit (DU), dimana 1 DU adalah 2,69x1016

molekul/cm2. Konsentrasi ozon di atmosfer berada

dalam rentang 100-500 DU, dengan rata-rata 300

DU. Pada tahun 1985, lapisan ozon mulai menjadi

perhatian ketika para ilmuwan Inggris (Joe Farman,

Brian Gardiner dan Jonathan Shanklin) menemukan

adanya “lubang ozon” (keadaan dimana konsentrasi

ozon berada di bawah 220 DU) di kutub selatan

(Antartika).

II. PROSES TERJADINYA PENIPISAN LAPISAN OZON

Proses penipisan lapisan ozon oleh aktivitas

manusia di permukaan bumi dapat dibagi menjadi 6

tahap [1], yaitu (1) emisi, (2) akumulasi, (3)

transportasi, (4) konversi, (5) reaksi, dan (6)

removal (Diagram 1).

Gambar 1 Proses Terjadinya penipisan lapisan ozon (sumber: htt

Tugas 4 Energi dan Lingkungan (Gasal 2015/2016) | 1

Tugas ke-4 Ryanti Widya Savitri (1406584183)

p ://www.esrl.noaa.gov/csd/assessments/ozone/2014 /twentyquestions)

Emisi dihasilkan oleh ozone depleting substances

(ODSs), yaitu senyawa yang pada dasarnya reaktif

karena mengandung unsur halogen, yang dalam hal

ini klorin (Cl) dan bromin (Br).

Chlorofluorocarbons (CFCs) adalah contoh gas

yang mengandung Cl. Emisi ini diantaranya

dihasilkan dari penggunaan refrigeration, air

conditioning, dan foam blowing. Selanjutnya, pada

bagian bawah atmosfer sebagian besar ODSs

menjadi sangat tidak reaktif, sehingga mereka

terakumulasi pada troposfer. Kemudian, secara

alami, oleh pergerakan udara, emisi tersebut

ditransportasikan ke stratosfer. Gas tersebut tidak

secara langsung bereaksi dengan Ozon (O3). Setelah

di stratosfer, oleh radiasi ultraviolet dari Matahari,

gas emisi yang tidak reaktif tersebut terkonversi

menjadi gas yang reaktif. Laju konversi ini

berhubungan dengan lifetime suatu ODSs yang

bervariasi dari 1 s.d. 100 tahun. Gas dengan lifetime

yang lebih lama akan memiliki laju konversi yang

lebih lambat dan bertahan di atmosfer untuk waktu

yang lebih lama, dengan berulang kali bersirkulasi

di antara troposfer dan stratosfer, sebelum terjadi

konversi. Setelah terjadi konversi, gas reaktif

kemudian bereaksi secara kimiawi, menghancurkan

Ozon (O3) di stratosfer. Rata-rata, penipisan lapisan

ozon terbesar berada pada daerah dengan lintang

tinggi (area kutub), dan terkecil pada daerah tropis.

Besarnya penipisan lapisan ozon di derah kutub

disebabkan karena pada temperatur rendah (di

bawah -80°C), terjadi reaksi yang meningkatkan

kelimpahan senyawa dari unsur Cl yang paling

reaktif, yaitu gas Chlorine Monoxide (ClO), pada

awan stratosfer kutub (PSCs). Kerusakan ozon yang

relatif besar pada daerah kutub, terutama terlihat di

akhir musim dingin dan awal musim semi [1].

Setelah beberapa tahun, udara di stratosfer akan

kembali ke troposfer, dan bersamaan dengan itu juga

terbawa ODSs, yang kemudian di-remove dari

atmosfer melalui hujan dan presipitasi lainnya, atau

terdepositkan di darat maupun laut. Tahap ini

menandai berakhirnya penghancuran ozon oleh

atom Cl dan Br.

III. PENYEBAB PENIPISAN LAPISAN OZON

Dalam Protokol Montreal (1987) diatur

penggunaan bahan kimia yang berkontribusi

terhadap penipisan lapisan ozon. Senyawa yang

termasuk dalam Ozon Depleting Substances (ODSs)

adalah chloro fluoro carbons (CFCs), hydro chloro

fluoro carbons (HCFCs), chloro bromo methane,

carbon tetrachloride (CCl4), hydro bromo fluoro

carbons (HBFCs), methyl bromide (CH3Br), fluoro

carbons brominated (halons), dan methyl

chloroform (CH3CCl3). Perhitungan ozon depleting

potential (ODP) relatif terhadap CFC-11 yang

didefinisikan memiliki nilai ODP sebesar 1.

Selanjutnya ODP dikategorikan menjadi dua. Kelas

pertama, untuk sekelompok bahan kimia dengan

nilai ODP lebih dari 0,2, yaitu diantaranya CFCs,

Tugas 4 Energi dan Lingkungan (Gasal 2015/2016) | 2

Tugas ke-4 Ryanti Widya Savitri (1406584183)

halons, CCl4, dan CH3Br. Kelas kedua, untuk bahan

kimia dengan nilai ODP kurang dari 0,2. Kontribusi

penggunaan senyawa ODSs terbesar berasal dari gas

CFCs (diperkirakan lebih dari 80%). Penggunaan

senyawa CFCs diantaranya untuk pendingin lemari

es, pendingin udara (AC), pelarut industri, dan

produk busa (misalnya bantal dan kasur). Beberapa

CFCs yang umum digunakan ialah CFC-11 (dengan

ODP 1), CFC-12 (dengan ODP 0,73), dan CFC-113

(dengan ODP 0,81). Selanjutnya, HCFCs

merupakan bahan kimia yang digunakan untuk

menggantikan CFCs karena meskipun mengandung

Cl, HCFCs memiliki potensi penipisan lapisan ozon

yang jauh lebih kecil (dengan ODP berkisar 0,01

hingga 0,1). Selain itu, CCl4 (dengan ODP 0.72)

digunakan sebagai bahan pelarut dalam industri

(termasuk untuk memproduksi CFCs) dan sebagai

katalis Cl-1 untuk proses tertentu; CH3Br (dengan

ODP 0,57) digunakan sebagai pestisida; Halons

(Halon 1301 dengan ODP 15,2 dan Halon 1211

dengan ODP 6,9) digunakan dalam peralatan

pemadam kebakaran; CH3CCl3 (dengan ODP 0,14)

digunakan sebagai bahan pelarut dalam industri.

IV. PROSES PENUTUPAN KEMBALI LAPISAN OZON

Seperti diketahui bahwa terbentuknya “lubang

ozon” di daerah kutub selatan (Antartika)

merupakan akibat dari melimpahnya senyawa

reaktif yang mengandung komponen gas klorin.

Proses penutupan kembali dapat terjadi apabila

kelimpahan gas Cl dan ClO dapat diatasi. Berikut ini

merupakan reaksi kimia yang dapat me-remove

klorin dari atmosfer.

ClO+N2 0→

ClON O2 (1)

Cl+C H4→

HCl+C H 3 (2)

V. FENOMENA PENIPISAN LAPISAN OZON PADA KUTUB UTARA DAN KUTUB SELATAN

Gambar 2 Penipisan lapisan ozon di dua kutub [2]

Gambar 2 menunjukkan perubahan konsentrasi

lapisan ozon dari tahun 1970 hingga tahun 2013

pada daerah kutub utara (Artik) dan kutub selatan

Tugas 4 Energi dan Lingkungan (Gasal 2015/2016) | 3

Tugas ke-4 Ryanti Widya Savitri (1406584183)

(Antartika). Pengamatan di Artik pada bulan Maret

mengindikasikan adanya penipisan lapisan ozon,

terutama pada tahun 1997 dan tahun 2001.

Sedangkan, dari pengamatan di Antartika pada bulan

Oktober terlihat jelas adanya “lubang ozon”,

terutama pada tahun 2007, 2009, 2011, dan 2013.

Fenomena “lubang ozon” hanya ditemukan di

Antartika dikarenakan selama musim dingin terdapat

angin kencang, membuat penghalang yang

mengisolasi udara di atas Antartika. Penghalang ini

memungkinkan udara di atas Antartika menjadi

sangat dingin (di bawah -80°C), sehingga terbentuk

Polar Stratosfer Clouds (PSCs). Awan stratosfer

kutub (PSCs), juga dikenal sebagai awan nacreous,

adalah awan di musim dingin pada stratosfer daerah

kutub dengan ketinggian 15.000-25.000 meter [3].

Awan ini mengkatalis reaksi gas Cl, dan me-remove N 2 0, sehingga memperparah penipisan lapisan ozon

di Antartika.

VI. KONTRADIKSI HFCS SEBAGAI PENGGANTI CFCS

Tabel 1 Data Potensi Emisi dari Suatu Gas

Beberapa tahun terakhir, hydro fluoro carbons

(HFCs) digunakan untuk menggantikan CFCs dan

HCFCs. Sebab, HFCs sama sekali tidak memiliki

potensi untuk merusak ozon. Namun, di sisi lain

HFCs memiliki kontribusi yang sangat kuat terhadap

pemanasan global (lihat Tabel 1). Cina dan AS

berkomitmen untuk mengurangi penggunaan HFCs.

Meskipun begitu, HFCs masih dianggap sebagai

pilihan yang lebih baik sampai ditemukan pengganti

yang lebih aman.

VII. KUTIPAN DARI KITAB SUCI

Berikut ini merupakan beberapa kutipan surat

dari ayat suci Al Qur’an yang mungkin berhubungan

dengan pembahasan ini.

1. “Hingga apabila dia telah sampai ke tempat terbit

matahari dia mendapati matahari itu menyinari

segolongan umat yang Kami tidak menjadikan

Tugas 4 Energi dan Lingkungan (Gasal 2015/2016) | 4

Tugas ke-4 Ryanti Widya Savitri (1406584183)

bagi mereka sesuatu yang melindunginya dari

(cahaya) matahari itu [Q.S Al-Kahfi: 90].

Dalam tafsir Harun Yahya, disebutkan bahwa

kalimat dari “Kami tidak menjadikan bagi

mereka sesuatu yang melindunginya dari

(cahaya) matahari itu”, adalah daerah Kutub,

dimana di daerah ini lapisan ozon lebih tipis

sehingga radiasi matahari lebih berbahaya.

2. “Yang telah menciptakan tujuh langit berlapis-

lapis. Kamu sekali-kali tidak melihat dalam

ciptaan Tuhan Yang Maha Pengasih sesuatu yang

tidak seimbang. Maka, lihatlah berulang-ulang,

apakah kamu melihat sesuatu yang tidak

seimbang?” [Q.S Mulk:3]

3. “Maka Dia menjadikannya tujuh langit dalam

dua masa. Dia mewahyukan pada tiap-tiap langit

urusannya. Dan Kami hiasi langit yang dekat

dengan bintang-bintang yang cemerlang dan

Kami memeliharanya dengan sebaik-baiknya.

Demikianlah ketentuan Yang Maha Perkasa lagi

Maha Mengetahui.”

VIII. KESIMPULAN

Dari pembahasan ini, dapat disimpulkan

beberapa poin sebagai berikut.

1. Proses penipisan lapisan ozon akibat aktivitas

manusia: emisi → akumulasi → transportasi →

konversi → reaksi → removal.

2. Penyebab penipisan lapisan ozon akibat aktivitas

manusia berasal dari emisi senyawa yang

mengandung gas klorin dan gas bromin.

3. Dalam proses penutupan kembali lapisan ozon,

reaksi kimia dengan beberapa gas rumah kaca

(metana atau nitrogen oksida) berperan untuk me-

remove klorin di atmosfer.

4. Terdapat perbedaan fenomena penipisan lapisan

ozon pada kutub utara dan selatan, dimana hal

tersebut dipengaruhi oleh fenomena alam, yakni

temperatur dingin yang ekstrim di kutub selatan.

5. Penggunaan HFCs aman bagi lapisan ozon, dari

pada CFCs dan HCFCs, namun HFCs merupakan

gas rumah kaca. Cina dan AS berkomitmen untuk

mengurangi penggunaan HFCs.

6. Dari studi literatur yang penulis lakukan terhadap

beberapa kepercayaan, referensi yang mungkin

berkaitan dengan lapisan ozon hanya penulis

temukan dalam kitab suci Al-Qur’an.

Tugas 4 Energi dan Lingkungan (Gasal 2015/2016) | 5

Tugas ke-4 Ryanti Widya Savitri (1406584183)

IX. REFERENSI

[1] Michaela I. Hegglin (Lead Author), David. W. Fahey, Mack McFarland, Stephen A. Montzka, and

Eric R. Nash, Twenty Questions and Answers About the Ozone Layer: 2014 Update, Scientific

Assessment of Ozone Depletion: 2014, 88 pp., World Meteorological Organization, Geneva,

Switzerland, 2015. http://www.esrl.noaa.gov/csd/assessments/ozone/2014/twentyquestions/

[2] British Columbia Air Quality. The Causes of Ozone Depletion. Retrieved September 30, 2015 from

http://www.bcairquality.ca/101/ozone-depletion-causes.html

[3] http://www3.epa.gov/ozone/defns.html

[4] http://gravity.wikia.com/wiki/Polar_stratospheric_cloud

[5] http://www.thinkglobalgreen.org/hfc.html

Tugas 4 Energi dan Lingkungan (Gasal 2015/2016) | 6