2.2 Unjuk Kerja (COP) Mesin Pendingin
2.2.5 Pengaruh Refrigeran Terhadap Permasalahan Lingkungan Global Permasalahan lingkungan global adalah persoalan kerusakan lingkungan
2.2.5.1 Kerusakan Lapisan Ozon a. Lapisan atmosfer bumi
Lapisan atmosfer yang menyelimuti bumi dapat dibagi menjadi lima lapisan atmosfer. Lapisan tersebut dari yang terendah (dekat permukaan bumi) sampai tertinggi berturut-turut adalah troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer dan eksosfer. Kelima lapisan atmosfer tersebut memiliki karakter yang berlainan dan bervariasi sesuai ketinggiannya dari permukaan bumi.
Gambar 2.8 Lapisan atmosfer bumi (UNDP-KLH, 2007)
b. Manfaat lapisan ozon
Lapisan ozon yang melindungi makhluk di bumi dari sengatan sinar Ultra Violet B dan C yang berbahaya. Konsentrasi ozon tertinggi terdapat di lapisan stratosfer yang berjarak 25 - 30 km. Lapisan ozon berada dalam situasi kritis manakala konsentrasinya turun di bawah 220 DU (Dobson Unit). Hipotesis mengenai rusaknya lapisan ozon akibat gas chlorofluoromethane (atau dikenal
juga dengan nama chlorofluorocarbon = CFC) pertama kali disampaikan oleh
Rowland dan Molina pada tahun 1974 di Jurnal Nature. Verifikasi kerusakan
lapisan ozon ini mencapai puncaknya manakala Farman et al. (1985)
mempublikasikan hasil pengukuran yang menunjukkan rendahnya konsentrasi ozon di atas antartika di jurnal yang sama. Istilah ozone hole berkembang sejak
Gambar 2.9 Manfaat lapisan ozon (Bratasida, 2003; KLH, 2003)
Ozon adalah zat yang terdiri dari tiga atom oksigen, sedangkan molekul gas oksigen hanya terdiri dari dua atom oksigen serta bersifat sebagai senyawa pengoksidasi kuat.
Lapisan ozon sebenarnya hanyalah merupakan suatu ungkapan, karena sesungguhnya ozon di atmosfer tidak membentuk suatu lapisan tersendiri, tetapi terdapat dan tersebar di dalam lapisan troposfer dan stratosfer antara ketinggian 0 - 50 km di atas permukaan bumi dengan konsentrasi yang bervariasi.
Jika seluruh ozon yang terdapat pada tiang atmosfer di atas suatu lokasi pada permukaan bumi dikumpulkan di permukaan bumi pada temperatur 00C dan tekanan 1 atm maka akan diperoleh suatu lapisan ozon dengan ketebalan tertentu. Ketebalan lapisan ozon yang didapat ini menyatakan jumlah ozon dalam atmosfer di atas tempat tersebut. Setiap ketebalan 0,01 mm lapisan ozon tersebut dinyatakan sebagai satu dobson unit. Ketebalan lapisan ozon rata-rata 260 DU. Jika ketebalan lapisan ozon kurang dari 220 DU maka dikatakan telah terjadi lubang ozon (penipisan lapisan ozon) di tempat tersebut.
c. Reaksi pembentukan dan penguraian ozon
Molekul gas oksigen (O2) yang ada di bagian atas lapisan stratosfer terkena radiasi ultra ungu dalam intensitas tinggi yang berasal dari radiasi surya sehingga terurai menjadi dua atom oksigen bebas (radikal oksigen). Radikal oksigen ini dapat mengalami beberapa kemungkinan reaksi yaitu :
• Bereaksi dengan molekul oksigen sehingga kembali membentuk molekul ozon
• Menarik satu atom oksigen dari molekul ozon sehingga terbentuk dua molekul oksigen, atau
Rekasi pembentukan dan penguraian ozon secara alami di lapisan stratosfer ini menyerap banyak energi sinar ultra ungu, sehingga mengurangi intensitasnya yang sampai ke permukaan bumi. Dengan kata lain lapisan ozon yang terdapat di atmosfer melindungi bumi dari sinar ultra ungu intensitas tinggi.
Sinar ultra ungu intensitas tinggi dari matahari memutuskan ikatan dua atom oksigen yang membentuk molekul oksigen menjadi dua atom oksigen
Atom-atom oksigen bebas bereaksi dengan molekul oksigen membentuk molekul ozon
O O O + O O O
Molekul Ozon (O3)
Molekul-molekul ozon menyerap energi radiasi sinar ultra ungu yang menyebabkan ozon terurai menjadi molekul oksigen dan atom oksigen
Molekul Oksigen (O2) O O
O O
2 Atom Oksigen (O)
Radiasi Sinar Ultra Ungu O O O O O O
Molekul Oksigen (O2) Atom Oksigen (O)
Gambar 2.11 Reaksi pembentukan dan penguraian ozon (UNDP-KLH, 2007)
Jumlah ozon di atmosfer berkurang akibat adanya zat-zat sintetis buatan manusia yang merusak. Zat-zat tersebut disebut bahan perusak ozon (BPO). Diantara BPO tersebut adalah refrigeran CFC. Proses perusakan lapisan ozon oleh CFC diilustrasikan pada Gambar 2.12.
Sinar ultra ungu intensitas tinggi dari matahari mengenai molekul CFC, memutuskan ikatan dan membebaskan atom khlor
Atom-atom khlor yang merupakan radikal bebas bereaksi dengan molekul ozon dan memecahnya menjadi khlorin monoksida dan molekul oksigen. Ozon menjadi hancur
Molekul-molekul khlorin monoksida masih reaktif dan bereaksi dengan atom oksigen, yang seharusnya dapat membentuk ozon, menjadi molekul oksigen dan atom khlor kembali. Atom khlor yang terbebas akan kembali merusak ozon. Reaksi-reaksi di atas terjadi berulang-ulang dengan akibat rusaknya lapisan ozon.
Molekul CFC
Radiasi Sinar Ultra Ungu C Cl Cl Cl F khlor karbon fluor O Cl Cl + O O O
Molekul Oksigen (O2) O O Khlorin monoksida ozon Atom khlor O
Molekul Oksigen (O2) Atom khlor
+ O Cl O O Cl Khlorin monoksida Atom Oksigen
Gambar 2.12 Reaksi perusakan dan pencegahan pembentukan ozon
(UNDP-KLH, 2007)
CFC yang sangat stabil dan tidak mudah bereaksi dengan zat apapun, menyebabkan zat ini mampu naik sampai ke lapisan stratosfer. Pada lapisan ini terdapat radiasi sinar ultra ungu dengan intensitas tinggi yang berasal dari matahari. Radiasi yang kuat ini mampu memutuskan ikatan atom-atom chlor pada
CFC. Atom chlor yang terputus akan menjadi radikal bebas yang sangat reaktif
dan akan bereaksi dengan ozon yang banyak terdapat di stratosfer. Rekasi ini menyebabkan ozon rusak dan terurai menjadi molekul chlorin monoksida (ClO).
Gambar 2.13 Proses kerusakan ozon oleh klorin (KLH, 2007)
dan molekul oksigen (O2) Molekul chlorin monoksida (ClO) masih bersifat
radikal dan bereaksi dengan atom oksigen (O) yang seharusnya dapat membentuk ozon dengan molekul oksigen (O2). Reaksi ini mengakibatkan tercegahnya pembentukan ozon (O3). Hasil reaksi adalah molekul oksigen (O2) dan atom chlor
(Cl). Atom chlor ini menjadi radikal lagi dan kembali akan merusak ozon yang
lain. Reaksi ini terjadi berulang-ulang sehingga satu atom chlor dapat merusak
puluhan ribu molekul ozon. Disamping itu puluhan ribu ozon juga gagal terbentuk sebagai akibat digandengnya atom oksigen (O) oleh chlorin monoksida (ClO)
Karena banyaknya molekul CFC yang terlepas ke atmosfer maka jumlah ozon semakin lama semakin berkurang dan timbul lubang ozon khususnya di daerah kutub dan utamanya di kutub selatan.
d. Lubang ozon
Menyadari bahaya kerusakan lapisan ozon, berbagai negara kemudian bersepakat dalam Konvensi Wina (1985) yang selanjutnya menghasilkan Protokol Montreal (1987) untuk mengurangi emisi gas-gas yang berpotensi merusak lapisan ozon. Dua gas utama yang merusak lapisan ozon adalah gas chlorine yang
utamanya berasal dari senyawa CFC dan gas bromine yang utamanya berasal dari
senyawa methyl bromide dan halon. Pemerintah Indonesia telah turut meratifikasi
Konvensi Wina dan Protokol Montreal berikut amandemen-amandemennya melalui beberapa Keputusan Presiden.
Gambar 2.14 Lubang ozon (KLH, 2008)
Sementara itu, sejak diketemukannya fenomena penipisan lapisan ozon, luas daerah yang memiliki konsentrasi ozon kurang dari 220 DU terus membesar. Untuk Tahun 2004, NASA melaporkan bahwa lubang ozon di atas kutub selatan telah mencapai 28 juta km2, yang berarti lebih dari dua kali lipat luas antartika itu
sendiri (atau lebih besar dari daratan Amerika Utara). Jika hal ini tidak segera ditanggulangi, tidak tertutup kemungkinan bahwa lubang ozon ini bisa menjadi malapetaka global bagi kehidupan di muka bumi.
Gambar 2.15 Ketebalan Lapisan Ozon
CFC pada umumnya digunakan di sektor pendingin (refrigerasi), busa pelarut/pembersih (solvent), dan zat pendorong (propellant) seperti pada parfum.
Saat ini, pengguna CFC terbesar adalah pada sektor refrigerasi. CFC, seperti R-12 atau Freon 12, masih banyak digunakan pada pendingin udara (AC) kendaraan dan chiller (mesin pendingin udara pada gedung). CFC jenis R-11 juga masih banyak digunakan pada chiller. Masyarakat bisa berperan besar dalam program perlindungan lapisan ozon ini dengan menggunakan produk-produk yang tidak menggunakan CFC. Di Indonesia, pemerintah akan menghentikan import CFC pada akhir tahun 2007. Karena tidak ada satu pun industri yang menghasilkan CFC di tanah air, maka penghentian import CFC akan menyebabkan kelangkaan
CFC di dalam negeri. Hal ini perlu segera diantisipasi oleh para pengguna CFC; antara lain dengan menggunakan bahan-bahan non-CFC dan berbagai teknologi yang tidak menggunakan CFC.
e. Bahaya akibat adanya lubang ozon
Jika lapisan ozon rusak atau terjadi lubang ozon maka radiasi sinar ultra ungu (UV-B) dengan intensitas tinggi akan mencapai permukaan bumi. Radiasi intensitas tinggi (UV-B) inilah yang berbahaya dan mematikan, terutama terhadap kehidupan organisme bersel satu seperti bakteria dan protozoa. Jika dosisnya berlebihan maka mikroorganisme seperti plankton akan terhambat seluruh kegiatannya, hal ini sangat berbahaya terhadap kesetimbangan ekosistem mengingat plankton adalah sumber makanan kehidupan laut.
Katarak mata Penurunan Produktivitas tanaman
Kanker kulit Ekosistem laut
Dapat dibayangkan apa yang akan terjadi pada organisme lain yang berada dalam rantai makanannya. Bagi manusia UV-B dapat menimbulkan eritema, yaitu memerahnya kulit (UV 296,7 nm). Lebih hebat lagi jika dosisnya berlebihan. Dampak yang telah diketahui sekarang UV-B dapat menimbulkan antara lain katarak mata, kanker kulit, menurunnya daya tahan tubuh dan matinya fitoplankton yang membahayakan kehidupan biota laut dan pada akhirnya merugikan kehidupan manusia juga.
Untunglah UV-B ini sebagian besar dapat dihambat oleh lapisan ozon di stratosfir sebelum sampai di permukaan bumi. Akibatnya UV-A yang banyak sampai di permukaan bumi. UV-A yang terlalu banyak dapat menimbulkan pigmentasi kulit seperti yang terjadi akibat berjemur terlalu lama di bawah sinar matahari. UV-A malahan dibutuhkan untuk mengolah pro-vitamin D yang ada di dalam kulit kita.