ITS Undergraduate 14134 Paperpdf

1

PEMETAAN DISTRIBUSI KONSENTRASI KARBON DIOKSIDA

(CO2) DARI KONTRIBUSI KENDARAAN BERMOTOR DI

KAMPUS ITS SURABAYA

MAPPING OF CONCENTRATION DISTRIBUTION OF CARBON

DIOXIDE (CO2) DUE TO CONTRIBUTION OF MOTOR

VEHICLES AT KAMPUS ITS SURABAYA

*Samuel Ray Sihotang dan **Abdu Fadli Assomadi

Jurusan Teknik Lingkungan-FTSP-ITS

*email: [email protected]

Abstrak

Telah dilakukan penelitian mengenai potensi karbon dioksida (CO2) yang terbentuk akibat kendaraan

bermotor dan mendapatkan gambaran pemetaan konsentrasi karbon dioksida (CO2) di kampus ITS Surabaya.

Dari hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa kekuatan emisi (Q) karbon dioksida (CO2) dari kendaraan

bermotor pada jam puncak masuk sebesar 84,03 gram/detik dan pada jam puncak keluar sebesar 79,01 gram/detik.

Dari hasil pemetaan dapat diketahui konsentrasi terbesar berada pada koordinat x= 112° 47’ 26,66“ BT

dan y = 7° 17’ 1,46“ LS atau pemetaan secara manual berada pada blok III dengan rata-rata konsentrasi karbon

dioksida (CO2) sebesar 1,30x10-3 gram CO2/m3

Kata Kunci: pencemaran udara, karbon dioksida, faktor emisi, kendaraan bermotor, efek rumah kaca

Abstract

It was conducted a research about the potential of carbon dioxide (CO2) due to motor vehicles and obtain a

mapping of concentration of carbon dioxide (CO2) at campus ITS Surabaya.

It can be concluded that the emission strength (Q) of carbon dioxide (CO2) from vehicles at the peak hour

entrance is 84.03 grams/sec and at the peak hour exit is 79.01 grams/second. From the map, it can be seen the largest

concentration of carbon dioxide (CO2) is at coordinates x= 112° 47’ 26.66“ E and y = 7° 17’ 1,46“ - 7° 16’ 48.98“ S

or at the block III with an average concentration of carbon dioxide (CO2) equal to 1.30 x10-3 grams CO2/m3

Keyword: air pollution, carbon dioxide, emission factor, motor vehicle, greenhouse effect

2

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Udara merupakan komponen kehidupan yang sangat vital bagi kehidupan manusia. Akan

tetapi, karena seiring dengan perkembangan zaman yang diikuti oleh beragamnya aktifitas manusia,

kualitas udara kecenderungan mengalami penurunan. Beragam aktifitas manusia seperti kegiatan

industri, transportasi, dan kegiatan-kegiatan lainnya memiliki peranan yang signifikan dalam

mendorongnya terjadi pencemaran udara.

Peningkatan pertumbuhan transportasi juga terjadi di kawasan ITS. Hal ini dibuktikan oleh

peningkatan jumlah kendaraan bermotor seiring peningkatan jumlah civitas akademik ITS setiap

tahun di Kampus ITS. Pada tahun ajaran 2008/2009 tercatat jumlah mahasiswa di Kampus ITS

sebanyak 27.725 mahasiswa. Jika diasumsikan sekitar 80% civitas akademik menggunakan

kendaraan bemotor, maka emisi gas buangnya berpotensi untuk menurunkan kualitas udara.

Salah satu zat yang dikeluarkan dari sisa pembakaran bahan bakar alat transportasi adalah

gas karbon dioksida (CO2). Karbon dioksida atau zat asam arang adalah sejenis senyawa kimia yang

terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon. Karbon

dioksida merupakan salah satu gas rumah kaca yang jika diabaikan maka konsentrasinya akan

terakumulasi di atmosfer dan berpotensi menyebabkan pemanasan global dan dalam jangka panjang

akan mengakibatkan perubahan iklim yang berbahaya bagi kehidupan manusia.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah disampaikan, dapat disusun beberapa permasalahan sebagai

berikut:

1. Berapa konsentrasi karbon dioksida yang dihasilkan dari kendaraan bermotor di kampus ITS

Surabaya?

2. Bagaimanakah gambaran pemetaan konsentrasi karbon dioksida yang dihasilkan dari

kendaraan bermotor di kampus ITS Surabaya?

3

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui dan menganalisa potensi karbon dioksida yang terbentuk akibat kendaraan

bermotor di Kampus ITS Surabaya

2. Mendapatkan gambar pemetaan konsentrasi karbon dioksida yang dihasilkan kendaraan

bermotor di kampus ITS Surabaya

2. Teori

Efek rumah kaca adalah proses masuknya sinar matahari ke bumi dan akan dipantulkan

kembali oleh permukaan bumi dimana sinar itu berubah menjadi energi panas yang berupa sinar

inframerah selanjutnya energi panas terperangkap dalam atmosfer bumi akibat keberadaan gas gas

rumah kaca yang mengakibatkan kenaikkan suhu bumi. Gas rumah kaca gas-gas di atmosfer yang

memiliki kemampuan untuk dapat menyerap radiasi matahari yang dipantulkan oleh bumi sehingga

menyebabkan kenaikkan suhu di permukaan bumi. Menurut United Nations Framework Convention

on Climate Change – UNFCC), ada 6 (enam) jenis gas yang digolongkan sebagai gas rumah kaca

(GRK), yaitu:

1. Karbon Dioksida (CO2)

2. Dinitro Oksida (N2O)

3. Metana (CH4)

4. Sulfurheksaflorida (SF6)

5. Perflorokarbon (PFCS)

6. Hidroflorokarbon (HFCs)

4

Gambar 1. Proses Efek Rumah Kaca

Faktor emisi adalah adalah nilai representatif yang menghubungkan kuantitas suatu polutan

yang dilepaskan ke atmosfer dari suatu kegiatan yang terkait dengan sumber polutan. Faktor-faktor

ini biasanya dinyatakan sebagai berat polutan dibagi dengan satuan berat, volume, jarak, lamanya

aktivitas yang mengemisikan polutan atau durasi dari komponen kegiatan yang mengemisikan

polutan tersebut.

Kekuatan emisi (emission strength) menunjukkan volume emisi yang dikeluarkan per satuan

waktu. Untuk suatu cerobong, kekuatan emisi merupakan hasil perkalian antara kecepatan lepasan

emisi dengan luas penampang cerobong

Untuk menentukan kekuatan emisi (Q) diperoleh dengan persamaan

𝑄 = 𝑛 × 𝐹𝐸 × 𝐾 × 𝐿…………………………..…(1)

Dimana:

Q = kekuatan emisi (gram/detik)

n= jumlah kendaraan (smp/detik)

5

FE= faktor emisi (gram/liter)

K= konsumsi bahan bakar (liter/100km)

L= panjang jalan (km)

Data perhitungan faktor emisi dan konsumsi bahan bakar yang akan digunakan dapat dilihat

pada Tabel 1.

Tabel 1. Faktor Emisi Kendaraan Bermotor dari Sejumlah Tipe Bahan Baka

Sumber: Yamin et al, 2009

Untuk menghitung konsumsi bahan bakar kendaraan bermotor darri perhitungan faktor

emisi dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Konsumsi Energi Spesifik Kendaraan Bermotor

No Jenis Kendaraan

Konsumsi Energi

Spesifik (lt/100 km)

No Jenis Kendaraan

Konsumsi Energi

Spesifik (lt/100 km)

1 Mobil Penumpang

5 Bemo/Bajaj 10,99

- Bensin 11,79 6 Taksi

- Diesel/Solar 11,36

- Bensin 10,88 2 Bus Besar

- Diesel/Solar 6,25

- Bensin 23,15 7 Truck Besar 15,82

- Diesel/Solar 16,89 8 Truck Sedang 15,15

6

No Jenis Kendaraan

Konsumsi Energi

Spesifik (lt/100 km)

No Jenis Kendaraan

Konsumsi Energi

Spesifik (lt/100 km)

3 Bus Sedang 13,04 9 Truck Kecil

4 Bus Kecil

- Bensin 8,11

- Bensin 11,35

- Diesel/Solar 10,64

- Diesel/Solar 11,83 10 Sepeda Motor 2,66 Sumber: Yamin et al, 2009

Faktor Konversi Kendaraan. Lalu lintas pada kenyataanya terdiri berbagai macam jenis

kendaraan yang berbeda-beda. Oleh karena itu, perlu dilakukan pendekatan matematis untuk

meminimalisir perbedaan dari masing-masing jenis kendaraan ada sehingga lebih mudah dalam

perhitungan faktor emisi.

Pada penelitian ini digunakan pendekatan matematis berdasarkan Manual Kapasitas Jalan

Indonesia (MKJI) tahun 1993. Berikut data konversi dari jenis-jenis kendaraan ke satuan mobil

penumpang (smp) yang disajikan pada tabel berikut:

Tabel 3. Konversi Jenis Kendaraan ke Satuan Mobil Penumpang (smp)

No Jenis Kendaraan Smp 1 Kendaraan Ringan 1,00 2 Kendaraan Berat 1,20 3 Sepeda Motor 0,25

Sumber: MKJI, 1993

Penentuan Penyebaran Polutan. Untuk menentukan penyebaran pencemaran udara

yang bersumber dari garis (line source) dapat digunakan model matematis Gauss Dispersion Model.

Dalam menggunakan model matematis Gauss Dispersion Model digunakan asumsi/pendekatan,

yaitu:

Arah dan kecepatan angin antara daerah sumber dan penerima tidak bervairasi

Tidak ada pencemar yang hilang dari kepulan, perubahan karena reaksi kimia diabaikan

Sifat kimia senyawa yang dikeluarkan stabil dan tidak berubah di udara.

Pada sistem terjadi plume rise dengan laju emisi yang konstan dan kontinu.

7

Berdasarkan asumsi-asumsi tersebut diatas, dapat diturunkan bentuk dasar sebagai persamaan

Gauss untuk penyebaran pencemar di udara tipe line source sebagai berikut:

C(X,Y,Z)= 2𝑄

sin 𝜃 2𝜋×𝜏𝑧×𝑢 × 𝑒

−1

2×

𝐻𝑒

𝜏𝑧

2

………………… (2)

Keterangan:

C (X,Y,Z) = konsentasi pencemar di udara ambient (gram/m3)

Q = kekuatan emisi (gram/detik.meter)

u = kecepatan angin rata-rata pada arah x (m/dt)

He = tinggi sebaran (m)

θ = sudut antara arah angin dan sumber garis (°)

τz = koefisien dispersi arah vertikal (m)

X = jarak downwind dari sumber emisi (m)

Y= jarak crosswind dari sumber emisi (m)

Z= ketinggian topografi (m)

Penyebaran kepulan emisi (plume) kearah horizontal; τy, dan ke arah vertikal; τz. Harga

koefisien dispersi bergantung pada kestabilan atmosfer, jarak sesuai arah angin dari titik dasar

sumber emisi. Besarnya nilai τy dan τz dapat diketahui dengan menggunakan Pers 4 dan Pers 5.

τy = axb………………………………….……..(3)

τz = cxd + f…….………………….......………..(4)

Dimana nilai a, b, c, d, dan f adalah konstan dan tergantung dari klas stabilitas atmosfir dan

jarak (x) sesuai dengan arah angin. Besarnya nilai a, b, c, d, dan f dapat dilihat pada tabel berikut

8

Tabel 4. Nilai Konstanta Penentu Standar Deviasi Stabilitas Atmosfer

x<1km x>1km a c d f c d f

A 213 440,8 1,941 9,27 459,7 2,094 -9,6 B 156 106,6 1,149 3,3 108,2 1,098 2,0 C 104 61,0 0,911 0 61,0 0,911 0 D 68 33,2 0,725 -1,7 44,5 0,516 -13,0 E 50,5 22,8 0,678 -1,3 55,4 0,305 34,0 F 34 14,35 0,740 -0,35 62,6 0,180 -48,0

Sumber: Yamin, 1999

Pemetaan dengan Program Surfer 9. Surfer 9.0 adalah program yang berfungsi merubah

data XYZ menjadi peta kontur, peta permukaan 3D, peta relief, peta vector, dan peta dasar. Program

ini dapat menghitung garis, area, dan volume.

Langkah Kerja:

1. Penentuan Titik Titik Sampel Konsentrasi Karbon Dioksida (CO2)

2. Penentuan Koordinat Titik Titik Sampel Konsentrasi Karbon Dioksida (CO2) dimana nilai

x=nilai absis titik sampel ; y= nilai ordinat titik sampel ; z=konsentrasi karbon dioksida.

3. Input Data X,Y,Z pada program Surfer 9.0.

3. METODOLOGI PENELITIAN

Metodologi Penelitian. Penyusunan tahapan ini berdasarkan pada perkiraan akan adanya

permasalahan dalam ide mencapai tujuan penelitian. Diharapkan dengan mengikuti metodologi

yang telah dibuat, maka penelitian akan berjalan sistematis, terarah, dan mengurangi tingkat

kesalahan pada saat penelitian.

9

Ide Penelitian :

Pemetaan Konsentrasi CO2 dari Konstribusi Kendaraan Bermotor di Kampus ITS Surabaya

Studi Literatur :

1. Penelitian pendahulu tentang teori faktor emisi dari kendaraan bermotor 2. Pola Penyebaran Polutan di Udara3. Faktor Meteorologis dalam Pencemaran Udara

Pengambilan Data Sekunder :

1. Perhitungan Faktor Emisi2. Peta ITS3. Data Meteorologi

Pemetaan Konsentrasi Emisi Karbon dengan Progam Surfer 8

Analisa Datadan Pembahasan

Kesimpulan dan Saran

Penyusunan Laporan

Pengambilan Data Primer :

Perhitungan jumlah dan jenis kendaraan bermotor yang melewati empat pintu masuk ke kawasan ITS

Pengolahan Data Primer

Persiapan Penelitian :

1. Persiapan alat dan bahan2. Penentuan lokasi dan waktu sampling

Gambar 2. Visualisasi Kerangka Penelitian

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Langkah Pertama. Perhitungan jumlah dan jenis kendaraan yang masuk ke ITS melalui 4

(empat) pintu masuk untuk menentukan jam puncak kendaraan. Dari hasil penelitian didapat

jam puncak masuk pada pukul 06.00-07.00 WIB dan jam puncak keluar 16.00-17.00 WIB

Langkah Kedua. Pembagian jalan-jalan di wilayah studi menjadi per ruas-ruas jalan yang

ditentukan.

10

Langkah Ketiga. Rekapitulasi jumlah dan jenis kendaraan yang melewati ruas-ruas jalan yang

telah ditentukan pada saat jam puncak masuk dan keluar.

Tabel 5. Rekapitulasi Kendaraan saat Jam Puncak Masuk

Ruas Panjang (m) Jumlah Sepeda Motor

Jumlah Mobil Bensin Diesel

I 600 1203 52 21 II

IIa 100 720 60 13 IIb 500 704 61 8

III IIIa 400 60 111 28 IIIb 200 60 71 9 IIIc 400 112 24 5

IV 500 248 63 10 V 500 980 57 9

VI 500 440 44 12 VII 700 620 27 9

VIII VIIIa 600 376 47 15 VIIIb 300 80 34 15

Sumber: Hasil Perhitungan

Tabel 6. Rekapitulasi Kendaraan saat Jam Puncak Keluar

Ruas Panjang (m) Jumlah Sepeda Motor Jumlah Mobil Bensin Diesel

I 600 327 52 21 II IIa 100 265 60 13 IIb 500 562 61 8 III IIIa 400 614 111 28 IIIb 200 407 71 9 IIIc 400 138 24 5 IV 500 356 63 10 V 500 823 57 9 VI 500 593 44 12 VII 700 286 27 9 VIII VIIIa 600 458 47 15 VIIIb 300 242 34 15

Sumber: Hasil Perhitungan

11

Langkah Keempat. Pengkoversian jenis kendaraan menjadi satuan mobil penumpang (smp)

berdasarkan Tabel 3.

Langkah Kelima. Perhitungan debit emisi (gram/detik) di tiap ruas jalan yang telah ditentukan

berdasarkan Persamaan 1

Tabel 7. Perhitungan Kekuatan Emisi (Q) saat Jam Puncak Masuk

Ruas Panjang (m) Sepeda Motor (smp)

Mobil Q Sepeda

Motor Q Mobil (Bensin) Q Mobil (Solar) TOTAL (gr/det)

Bensin (smp)

Solar (smp)

I 600 301 84 24 15,37 4,29 1,33 20,98 II

IIa 100 180 35 20 1,53 0,30 0,18 2,01 IIb 500 176 30 20 7,49 1,28 0,92 9,69

III IIIa 400 15 6 0 0,51 0,20 0,00 0,71 IIIb 200 15 6 0 0,26 0,10 0,00 0,36 IIIc 400 28 21 0 0,95 0,71 0,00 1,67

IV 500 62 61 12 2,64 2,59 0,55 5,79 V 500 245 78 24 10,42 3,32 1,11 14,85

VI 500 110 51 12 4,68 2,17 0,55 7,40 VII 700 155 41 10 9,23 2,44 0,65 12,32

VIII VIIIa 600 94 37 12 4,80 1,89 0,66 7,35 VIIIb 300 20 11 4 0,51 0,28 0,11 0,90

TOTAL 84,03

Sumber: Hasil Perhitungan

Tabel 8. Perhitungan Kekuatan Emisi (Q) saat Jam Puncak Keluar

Ruas Panjang (m) Sepeda Motor (smp)

Mobil Q Sepeda

Motor Q Mobil (Bensin)

Q Mobil (Solar)

TOTAL (gr/det)

Bensin (smp)

Solar (smp)

I 600 1203 84 24 13,87 4,29 1,33 18,42 II

IIa 100 720 35 20 1,38 0,30 0,18 1,72 IIb 500 704 30 20 6,76 1,28 0,92 8,22 III

12

IIIa 400 60 6 0 0,46 0,20 0,00 0,66 IIIb 200 60 6 0 0,23 0,10 0,00 0,33 IIIc 400 112 21 0 0,86 0,71 0,00 1,57 IV 500 248 61 12 2,38 2,59 0,55 5,09 V 500 980 78 24 9,41 3,32 1,11 12,95 VI 500 440 51 12 4,22 2,17 0,55 6,51 VII 700 620 41 10 8,33 2,44 0,65 10,91 VIII VIIIa 600 376 37 12 4,33 1,89 0,66 6,36 VIIIb 300 80 11 4 0,46 0,28 0,11 0,76

Langkah Keenam. Perhitungan sebaran polutan menggunakan Gauss Dispersion Model Line

Source menggunakan Persamaan 2 di tiap ruas-ruas jalan yang telah ditentukan.

Dari hasil analisa dan pembahasan, maka dapat dibuat suatu pemetaan penyebaran distribusi

konsentrasi karbon dioksida (CO2) di Kampus ITS.

TOTAL 73,52

13

Hasil pemetaan dengan program memiliki beberapa asumsi, yaitu:

Pemetaan ini menunjukkan konsentrasi karbon dioksida (CO2) di tiap-tiap titik yang telah

ditentukan

Arah angin dari timur dengan kecepatan angin sebesar 5 m/det

Stabilitas atmosfer pada saat pengambilan sampel ialah pada kondisi netral (D).

Arah dan kecepatan angin antara daerah sumber dan penerima tidak bervairasi

Tidak ada pencemar yang hilang dari kepulan, perubahan karena reaksi kimia diabaikan

Sifat kimia senyawa yang dikeluarkan stabil dan tidak berubah di udara.

Gambar 3. Hasil Overlay Pemetaan Konsentrasi Karbon Dioksida (CO2)

Gambar 4. Hasil Pemetaan Manual Konsentrasi Karbon Dioksida (CO2)

14

Pada sistem terjadi plume rise dengan laju emisi yang konstan dan kontinu.

Kekuatan emisi (Q) yang digunakan untuk menghitung konsentrasi karbon dioksida (CO2)

dari jumlah kendaraan bermotor yang masuk melalui 4 (empat) pintu masuk ITS saat jam

puncak (06.00-07.00 WIB) sebesar 84,03 gram/detik.

Perhitungan jumlah dan kendaraan bermotor dilakukan pada Apil 2010.

5. KESIMPULAN

Dari hasil analisa dan pembahasan dari penelitian ini, dapat ditarik kesimpulan sebagai

berikut:

1. Kekuatan emisi (Q) karbon dioksida (CO2) dari kendaraan bermotor pada jam puncak masuk

sebesar 84,03 gram/detik yang berasal dari sepeda motor sebesar 58,38 gram/detik (69,47%),

mobil berbahan bakar bensin sebsar 19,58 gram/detik (23,3%), dan mobil berbahan bakar solar

sebesar 6,07 gram/detik (7,23%). Pada jam puncak keluar sebesar 79,01 gram/detik, yang

berasal dari sepeda motor sebesar 49,34 gram/detik (62,45%), mobil berbahan bakar bensin

sebesar 23,41 gram/detik (29,63%) dan mobil berbahan bakar solar sebesar 6,25 gram/detik

(7,92%)

2. Hasil pemetaan emisi kendaraan saat jam puncak masuk (06.00-07.00 WIB) dapat diketahui

konsentrasi terbesar berdasarkan program Surfer 9.0 berada pada koordinat x= 112° 47’ 26,66“

BT dan y= 7° 17’ 1,46“ - 7° 16’ 48,98“ LS yaitu sebesar ± 1,35x10-3 gram CO2/m3 dan secara

manual berada pada blok III denga rata-rata konsentrasi karbon dioksida (CO2) sebesar

1,30x10-3 gram CO2/m3

15

DAFTAR KEPUSTAKAAN

Anonim.A.2000. Air-Environment Impact Assessment (AIR-EIA) .<URL:http://www.ess.co.at/AIR-EIA/def_mix.html>

Anonim.B.1999. Peraturan Pemerintah Nomor 41 tahun 1999 tentang Pengendalian Pencemaran

Udara. Anonim.C.1996. Intergovernmental Panel on Climate Change. Anonim.D.1993. Direktorat Bina Jalan Kota. Manual Kapasitas Jalan Indonesia. Direktorat Bina

Marga Republik Indonesia. Boedisantoso, R. 2002. Teknologi Pengendalian Pencemar

Udara. Surabaya : Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Reynolds, J P. J S Teris. 2002. Handbook of Chemical and Environmental Engineering

Calculations (Chapter 48 Dispersion, page 837-850). John Wiley & Sons, Inc.,Publication. Canada.

Soedomo, M. 1999. Kumpulan Karya Ilmiah : Pencemaran Udara. Penerbit ITB Press, Bandung. Wardhana, W.A. 1999. Dampak Pencemaran Lingkungan. Andi Offset. Yogyakarta. Yamin, M et.al. 2009. Pencemaran Udara Karbon Monoksida dan Nitrogen Oksida Akibat

Kendaraan Bermotor Pada Ruas Jalan Padat Lalu Lintas Di Kota Makassar. Simposium XII FSTPT UK Petra-Surabaya.