MANFAAT RADIASIDALAMINDUSTRI, LINGKUNGAN, D AN KESEHATAN MASYARAKAT

Pro:

ID0200039

I'PNV-BATAN Yogyakarla, 2S-27April 1995

MANFAAT RADIASIDALAMINDUSTRI, LINGKUNGAN,

D AN KESEHATAN MASYARAKAT

Nazly Hilmy

PAIR-BATAN, Jl. Cinere, FasarJum 'at, Kotak Pos 43 KBYL, Jakarta Selctan

ABSTRAK

MANFAAT RADIASI DALAM INDUSTRl, LINGKUNCAN DAN KESEHATAN MASYARAKAT. Makalah ini mengupas pemakaian radiasi sinar gamma, berkas elektron dan sinar X untuk industri, linghtngan dan kesehatan masyarakat di negara maju maupun di Indonesia. Pada saat ini (1995) telah dioperasikan 160 buah iradiator sinar gamma di 45 Negara maju tnaupun berkembang, serta 280 buah mesin berkas elektron terutama di negara maju seperti Jepang, Amerika Serikat dan Perancis untuk menunjang Industri dan kesehatan masyarakat. Indonesia lelah mengoperasikan dua buah iradiator sinar gamma dan dua buah mesin berkas elektron untuk penelitian danpengembanganyang dioperasikan oleh BATANserta satu buah iradiator sinar gamma untuk industriyang dioperasikan olehperusahaanswasta. Penelitian dan Pengembangan manfaat radiasi untuk daur ulang limbah padat, cair dan gas sedang dikembangkan oleh Badan Tenaga Atom Internasional (IAEA) dan BATAN guna menunjang program pelestarian lingkungan dan pertanian berkelanjutan.

ABSTRACT

UTILIZATION OF RADIATION FOR INDUSTRIAL PURPOSES. ENVIRONMENTAL PROTECTION AND PUBLIC HEALTH. Thispaper describes utilization ofgamma-rays, electron beatn andX-rays in industry, environment andpublic health in developedcountries and in Indonesia. Atpresent (1995), 160 ofGamma Irradiators in 45 countries aroundthe worldand280 ofElectron Beam Machines mostly in Japan, United States of America and French have been operated to support industrial development. Two Gamma Irradiators andtwo Electron Beam Machines have been operatedby BATAN forresearchanddevetopmentandone ofGamma Iradiator is operatedfor industrialpurposes byaprivate company in Jakarta. To support emironmentally sustainable developmenl, International Atomic Energy Agency(IAEA) as well as BATAN increase their activities in recycling ofliquidandsolidwaste as well as flue gas by using radiation tachnology.

PENDAHULUAN

T

eknik nuklir y-aitu teknik yang mempergunakan radiasi atau radioisotop serta sifat lainnyatelah banyakdikenal dan dimanfaatkan secara luas dalam berbagai bidang di Indonesia untuk kesejahteraan masyarakat tanpa mengabaikan segi keselamatan dan kelestarian lingkungan, misalnya di bidang kedokteran dan kesehatan lingkungan, industri, pertahian dan petemakan. Pada saat ini sedang dikaji pemakaian teknik tersebut untuk pelestarian lingkungan dan energi. Badan Tenaga Atom Ihtemasional (IAEA) yang dibentuk tahun 1957 adalah salah satu badan yang memperkenalkan secara luas penggunaan radiasi dan radioisotop dalam penelitian dan pengembangan di berbagai bidang. Pada tahun 1992 UNDP/RCA/IAEA telah mendirikan proyek penelitian RAS/92/073 untuk negara Asia dan Pasifik dengan judul "The Use of Isotopes and

Radiation to Strengthen Technology and Support Environmentally Sustainable Development", dimana Indonesia turut berperan aktif. Di Indonesia pcnelitian dan pengembangan ini umuranya dilaksanakan di pusat-pusat penelitian dibawah Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN). Ditinjau dari sifat radiasi itu sendiri beberapa manfaat dapat diambil antara lain:

1. Sifat dapat membunuh mikroba atau organisma lainnya sehingga dapat digunakan untuk mensterilkan alat kedokteran, bahan baku obat dan kosmetika, memperpanjang masa simpan komoditi pangan, membunuh mikroba patogen pangan untuk menghindarkan penyakit serta membunuh organisma patogen dari Iimbah untuk dapat digunakan kembali secara aman. 2. Mempercepat reaksi kimia untuk membuat

produk baru atau menguraikan produk yang tidak diinginkan.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi llmiah PPNY-BATAN Yogyakarta, 25-27 April 1995

3. Dapat mengubah sifat DtyA.;_:dari organisma hidup yang digunakan untiik membuat mutan tanaman atau mutan mikro-organisma baru dengan sifat yang diinginkan, menunda pertunasan dan lain sebagainya.

4. Kekuatan radiasi akan berubah kalau melewati bahan, sifat ini banyak digunakan untuk inspeksi uji tidak menisak yang menunjang industri atau sebagai perunut dibidang industri, kedokteran dan pertanian.

5. Sumber radiasi yang dipancarkan oleh setiap isotop mempunyai waktu paroh yang berbeda, sifat ini dapat digunakan antara Jain untuk menentukan umur bahan.

Dalatn makalah ini akan dibicarakan manfaat radiasi dan radioisotop di bidang industri, kesehatan dan Iingkungan.

SUMBER RADIASIYANG

DIGUNAKAN

Sinar gamma

Umumnyahanyaduamacam sumberradiasi gamma yang digunakan dalam industri yaitu sinar gamma dari kobal-60 dengan waktu paruh 5,26 tahun, energi kuantum 1,17 dan 1,33 MeV serta sesium-137 dengan waktu paruh 30 tahun energi kuantum 0,66 MeV.

Fasilitas yang mempunyai sumber tersebut dinamakan Fasilitas Irradiator. Disamping kedua jenis radioisotop tersebut digunakan juga Isotop lainnya sebagai perunut dalam industri, kedokteran dan pertanian.

Berkas elektron

Berkas elektron ini dihasilkan oleh mesin yang disebut mesin berkas elektron, pada umumny a mempunyai energi antara 200 keV dan 10 MeV. Sinar-X (Bremsstrahlung)

Sinar ini juga dihasilkan oleh mesin sinar-X dengan energi tertentu atau akibat benturan berkas elektron dengan suatu targetyang terdiri dari metal. Sifat sinar-X hampir sama dengan sinar gamma.

Ketiga jenis sinar tersebut saling menunjang dalam pemakaian di industri karena sifatnya yang berbeda seperti terlihat pada Tabel 1. Teigantung dari tujuan pemakaian, pengusaha dapat memilih antara Mesin berkas elektron atau Fasilitas iradiator gamma.

Tabel 1. Perbaridingan sifat bcrkas elektron dengan sinar gatnma

Teknik

Efek pada organisma

Kapasitas Kecepatan dosis Kerusakan bahan Penetrasi Keseragaman dosis Berkas Elektrcn Sama Tinggi Tinggi Rendah Rendah Tinggi Sinargamma Sama Rendah Rendah Lebih tinggi Tinggi Rendah

Ekonomi dan Sosial

pemasarakatan modal awal konveyer biaya proses densitas bahan batch Berkas Elektron mudah relatifmahal mahal murah rendah (<0,2) besar Sinargamma lebih susah relatifmahal murah relatifmahal tinggi (>0,2) kecil

MANFAAT RADIASIDALAM

INDUSTRI

Pada saat ini (1994) di 45 negara telah dioperasikan 160 irradiator sinar gamma yang telah digunakan secara komersial untuk mensterilkan alat kedokteran, bahan pengemas, bahan baku obat atau nntuk membunuh mikroba' pathogen dan mikroba pembusuk yang dikandung bahan pangan, kosmetika dan bahan bakunya sehingga bahan tersebut dapat dipakai dengan aman dan dapat disimpan lebih lama. Sekitar 280 mesin berkas elektron telah dioperasikan dibeberapa negara maju seperti Jepang, Amerika Serikat, Perancis dan Canada untuk industri kabel, pelapisan permukaan kayu, logam, kertas dan keramik serta untuk penelitian dan pengembangan pembuatan.produk baru dengan niJai tambah yang tinggi. Indonesia telah mengoperasikan dua mesin berkas elektron dan tiga fasilitas iradiator sinar gamma yang digunakan untuk penelitian dan pengembangan serta untuk layanan iradiasi untyk industri. Sumber radiasi lainnya seperti neutron juga telah diguriakan untuk analisis kimia dengan teknik pengaktifan neutron dan unttik uji tidak merusak, sedangkan

l'rosiding Pertenuian dun Presentasi Ilmiah PPNY-BATAN Yogyakarta, 25-27 April 1995

sumber radiasi sinar-X dan sumber radiasi gamma lainnya seperti "2Ir, telah digunakan eecara rutin untuk menunjang industri di Indonesia.

Radioisotop sebagai sumber radiasi dapat memancarkan radiasi dengan waktu paro yang berbeda untuk setiap isotop. Identitas radioisotop tidak berubah walaupun sudah mengaiami proses kimia maupun flsika sehingga dapat digunakan sebag?.i perunut dalam bidang industri, kesehatan dan pertanian.

Secara umum dapat dijelaskan pemanfaatan •radiasi dalam industri yang didasarkan kepada sifat membunuh mikroba dan organisma lainnya yang dikandung berbagai komoditi untuk tujuan sterilisasi atau menurunkan kandungan mikroba, sebagai berikut:

Alat kedokteran sekali pakai.

- Alat laboratorium (sarung tangan, pinset, pakaian, dll).

Obat dan bahan baku obat (obat mata, talkum amilum, dll).

Jaringan biologi (tulang, amnion, kulit dll). -Bahan pangan.

Kosmetika dan produk kesehatan lainnya. - Bahan pengemas untuk berbagai pemakaian.

Dosis radiasi yang digunakan sangat bergantung kepada jumlah dan jenis kandungan mikroba dari bahan yang akan diiradiasi. Umumnya dosis radiasi yang dipakai berkisar antara 5 sampai dengan 25 kGy.

Pemakaian teknologi radiasi dalam industri memperlihatkan kenaikan yaug nyata dari tahun ke tahun. Diperkirakan 40 sampai 50% dari alat kedokteran sekali pakai akan disterilkan dengan radiasi pada tahun 2000.

Pemakaian dalam irtdustri yang didasarkan pada proses curing dan ikatan silang dapat dijelaskan sebagai berikut:

- Pelapisan permukaan (kayu, kertas, keramik dan logam)

- Ikatan silang untuk membuat tubing dan kabel dengan sifat tertentu

- Vulkanisasi lateks alam

- Pembuatan thermoplastik-elastomer

- Pembuatan bahan biokompatibel (pembalut sintetis, bahan alat kedokteran)

- Imobilisasi bahan biofungsi

Besamya dosis radiasi yang digunakan sangat bergantung kepada jenis bahan dan kualitas bahan yang akan dihasilkan.

Pada saat ini BATAN telah mengoperasikan dua buah iradiator sinar gamma dengan sumber kobal-60 sebesar 70 dan 100 kCi dan dua buah

mesin berkas elektron dengan energi 300 kev dan 2 Mev guna peneiitian dan pengembangan dan satu iradiator sinar gamma yang dioperasikan oleh perusahaan swasta untuk industri.

MANFAAT RADIASI UNTUK

LINGKUNGAN DAN

KESEHATAN MASYARAKAT

Limbah mernpunyai pengaruh negatif terhadap lingkungan dan kesehatan karena limbah baik berbentuk cair, padat atau gas mengandung mikroba patogen, parasit, virus, logam berat, senyawa baracun organik atau anorganik. Namun limbah juga mempunyai pengaruh positif karena masih mengandung bahan dengan nilai nutrisi yang tinggi (N, P dan "trace element") yang dapat dimanfaatkan kembali sebagai makanan tambahan untuk ternak, memperbaiki kondisi tanah serta dapat dipakai kembali sebagai pupuk alam menggantikan sebagian dari peranan pupuk buatan. Proses pemakaian kembali limbah dengan aman akan menunjang pertanian berkelanjutan.

Manfaat radiasi untuk lingkungan dan kesehatan masyarakat terutama didasarkan kepada sifat radiasi sinar gamma dan berkas elektron yang dapat mengeliminasi (menghilangkan atau membunuh) mikroba patogen, parasit dan virus, menguraikan senyawa organik beracun, menghilangkan bau busuk sehingga dapat mengubah limbah menjadi senyawa yang berguna untuk m e n y e l a m a t k a n Iingkungan dan memperbaiki kesehatan roasyarakat. Penanggulaogan limbah dengan perlakuan radiasi adalah suatu teknologi pilihan untuk lingkungan dan kesehatan masyarakat. Teknologi tersebut akan sangat bermanfaat untuk negara berkembang yang masih kekurangan sarana pengolahan limbah dan sarana pelestarian lingkungan.

Pada saat ini sedang dikembangkan teknologi radiasi dengan berkas elektron disamping teknologi yang sudah ada misalnya metoda fisika, kimia dan biologi sebagai cara altematif untuk mengeliminasi fiue gas yaitu gas buangan seperti SO2 dan NOX yang berasal dari pembakaran bahan bakar fosil misalnya minyak bumi dan batu bara. Gas buangan tersebut disamping senyawaan polutan lainnya seperti HCI/H2S serta senyawa organik mudah m«nguap (yolatile organic

compoimd) dapat menimbulkan hujan asam yang

sangat merusak lahan pertanian. jfCeuntungan pemakaian teknologi radiasi antara laiii: selektif, tidak meninggalkan residu, tidak menimbulkan

Prosiding Pertemuan dan Presenlasi ilmiah PPNY-BATAN Yogyakarta, 25-27April 1995

polusi bam, cepat dan efisien. Kerugiannya antara lain investasi awal tinggi dan efisiensi pemakaian sangat bergantung kepada. kesinambungan penggunaan. >•••• • " :

Reaksi gas buangan dengan berkas elektron dikombinasi dengan gas NH3 dan H2O akan menghasilkan persenyawaan (NHO2SO4 dan (NHV)NO8 yang dapat digunakan sebagai bahan dasar pupuk. Reaksi utama dalam proscs tersebut sebagai berikut: N2, 02,

so

x

+

-NOX + H2 S04 -* (NH4>2 H20 •OH-•OH NH: — O H , - 0 , H02 +--O + H 2 O — H2SO4 + -O I + H J ' SO4 + NH3 + H2O - * H2N O3 0 —. (NH4)2 SCi. , + H20 + HNO3 — I 10"JS 11 io-ss III 10"'S (NH4)2 S02 2NH4NO3

Reaksi tersebut berjalan sangat cepat.

IAEA telah membangun dan mengoperasikan sebuah mesin berkas elektron percontohan dengan energi 10 MeV arus 50 mA di Polandia untuk memproses gas buangan. Proyek tersebut berjalan dengan baik dengan menghasilkan bahan pupuk yang berkualitas sebagai hasil sampingan. Bagan dari proses tersebut dapat dilihat pada Gambar I. Instalasi tersebut dapat mengolah gas buang sebesar 270000 Nm3 per jam.

Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi telah melakukan penelitian dan pengembangan pemakaian teknologi radiasi pada limbah hewan, limbah manusia, limbah keiapa sawit unfilk dipakai kembali secara aman guna makanan tambahan ikan dan juga sebagai media tanaman j a m u r dengan hasil yang memuaskan. Gambar 2 memperlihatkan bagan dari proses iradiasi limbah kelapa sawit.

Dosis radiasi sebesar A kGy telah dapat

menghilangkan kontaminasi £. coli, fecal

Streptococcus, Pseudomonas sp, Salmonella sp dan Enterobacteriaceae serta kontaminasi jamur dan

khamir dari kotoran hewan dan litnbah rumah tangga yang diperiksa. Penelitian d a n pengembangan efek radiasi sinar gamma dan sinar UV terhadap polutan organik dalara bentuk limbah cair seperti limbah zat warna, lirabah pestisida, senyawa phenol, benzene dan cyanida sedang dilaksanakan dengan hasil sementara yang cukup meyakinkan.penelitian akan dilanjutkan dengan menggunakan radiasi berkas elektron untuk memilih cara yang paling efektif, efisien dan lebih mudah ditangani jika diaplikasikan dalam mengolah limbah industri.

Pemakaian kembali limbah iradiasi terutama ditujukan untuk melindungi kesehatan masyarakat disamping melestarikan lingkungan dalam menunjang pertanian berkelanjutan. Dalam menghadapi era globalisasi, era pertanian

rColl*ct«f

*-8Uck

Gambar 1. Mekanismepengotahan gas buang dengan berkas elektron (CHMIELEWSKI, 1993)

Limbah cair dan padat yang terdiri dari limbah nunah tangga, limbah hewan, industri dan pertanian lainnya dengan kandungan senyawa beracun dalam jumlah yang tidak membahayakan tetapi sarat dengan kandungan mikroba patogen, dapat dikonversikan kembali dengan aman sebagai makanan ternak. Badan Tenaga Atom Nasional,

berkelanjutan dan untuk melindungi kesehatan masyarakat, aplikasi teknologi radiasi pada limbah nntuk dapat dimanfaatkan kembali secara aman haruslah diperhitungkan sebagai salah satu teknologi altematif

Prosiding Peiienman dan Presentasi fbruah PPNY-BA TAN Yogyakarta, 25-27 April 1995

Inocul.»tlon of uteful

Enpty frult bunch ir r,dl«tlon P»l« pris* flber

f O

pa.l>

Gambar 2. Skema perbaikun nuttu limbah kelapa sawit dengan iradiasi (KUME, T.,1990)

KESIMPULAN

1. Secara teknik, teknologi radiasi sudah mapan untuk dipakai dalam industri, pelestarian lingkungan dan melindungi kesehatan masyarakat.

2. Secara ekonomi, perhitungan yang cermat serta kondisi setempat harus dikaji secara mendalam sebelum investasi.

3. Secara sosial, pemasyarakatan mesin berkas elektron lebih mudah diterima dibandingkan iradiator sinar gamma.

4. Prospek dari pemakaian radiasi untuk melestarikan lingkungan dalam menunjang era globalisasi sangat cerah.

DAFTAR PUSTAKA

1. MACHI, S., "New trends in industrial applications of electron beam machine", Proc. of the Workshop on Utilization of Electron Beam Machine (Sueo Machi) JAERIM, 90-194, Tokyo (1990) 15. 2. CHMIELEWSKI,~G., "An Enabling

Technology for Environment Protection and Public Health", IAEA Scientific Meeting, Vienna, Aastria (1990).

3. KUME,T., "Application of Radiation to A g r o r e s o u r c e s " , P r o c e e d i n g of t h e Workshops on The Utilization of Electron Beam, Jaeri-M 90-194,Tokyo(1990). 4. SCOT, B., Alstrom, iiradiation ofmunicipal

sludge for agricultural use, Radiat. Phys. Chem., 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. Chem.,28 5 - 6 (1986)581.

6. HILMY, N., SUWIRMA, S., HARSOJO and SUHADI, F., Miiobiological and physicochemical studies on irradiated dewatered sludge, Atom Indonesia, 13 1 (1987) 1.

7. KILMY, N., HARSOJO, and SUWKMA, S., Combined treatment of solar energy and gamma irradiation to eliminate pathogenic bacteria in dewatered sludge, Atom Indonesial3 2(1987)15.

8. HARSOJO,ANDINI,L.S.,HILMY,N.,and SUWIRMA, S., Radiation disinfection of manure for animal feed suplement, Atom Indonesial5 2(I989)13.

9. HARSOJO, HILMY, N., and SUWIRMA, S., Radiation disinfection of liquid sewage sludge forsafe reutilization, Atom Indonesia

18 1 (1992) 1.

10.JEAN F. SWINWORD, The Canadian Commercial Demonstration Sludge IrradiatorProject, Nordion Int. Inc, Ontario, Canada(1990).

l l . T H O M A S E . BATTS, Stella M o t t , Evaluation of Irradiated Composted Sewage Sludge for Crop Production, Nordion Int. Inc, Ontario, Canada (1992).

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

13.GARCIA, J . W . , BLESSIN, C . W . , INGLETT, G.E., and CARLSON, R.O., J. Agr. Food Chem. 22 6 (1974) 810

14. J. GARY YEAGER, and O'BRIEN, R T., Proc. of Conc. Water Poilution Control Federation, Defroit (1981).

Prosiding Pertemuan dan Presentasi flmiah PPNY-BATAN Yogyakarta, 25-27April 1995

15.LESSEL, T., SUESS, A., and SCHURMAAN, G., "New investigation at the sludge irradiation plant in Geiselbullach", Radiation for Control Environmental Pollution, ESNA, BRNO (1978)77.

16.STARK, H., ROSOPULO, A., HENKELMANN, R., and HAHN, M., "Chemical analysis in sewage sludge after different treatment", Radiation for Pollution Abatement, ESNA, Munich (1976) 231.

17. SMITH, G.S., KIESLING, H.E., RA Y, E.E., ORCASBERRO, R., TRUJILLO, P., HERBEL, GiH., and SIVINSKI, J.S., "Dried irradiated sewage solids as supplemental feed for cattle", Irradiation of Organic Wastes for the Purpose of Animal Food, ESNA,Hanover(1979)2.

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