Paradigm Management

BAHAN PERUSAK OZON (ODS) DARI PELARUT

Posted on 03. Mar, 2010 by agustinus in Enviromental

PELARUT DAN BPO

Pelarut

Pelarut adalah cairan yang mempunyai kemampuan melarutkan, memisahkan atau mengekstraksi bahan-bahan lain, tanpa merubah sifat kimia bahan tersebut maupun pelarut itu sendiri. Sifat-sifat yang diharapkan dari pelarut antara lain tingkat kelarutan yang menunjukkan efektivitas dari bahan kimia tersebut, kecepatan pengeringan sehingga mempercepat siklus proses berikutnya, dapat didaur ulang untuk meningkatkan efisiensi dan nilai ekonominya, tidak mudah terbakar terkait dengan keamanan produksi, dan tidak meracuni lingkungan maupun pekerja karena sifat racunnya.

Pelarut telah digunakan di berbagai bidang industri selama bertahun-tahun untuk menghilangkan gemuk dari besi maupun papan-papan sirkuit, dalam produksi bahan pengganti obat-obatan dan agrokimia. klorinasi polimer dan bahan busa spon, guna menghapus cat atau lapisan cat dan dalam proses cuci kering.

Pelarut BPO

Beberapa pelarut seperti CFC-113 (trichlorotrifluoroethane), methyl chloroform (1,1,1-trichloroethane atau TCA) dan karbon tetrakhlorida (tetrachloromethane atau CTC) dianggap sebagai larutan yang bertanggung jawab terhadap perusakan ozon di stratosfer serta faktor penyumbang terciptakan efek rumah kaca. Senyawa-senyawa tersebut merupakan pelarut perusak ozon yang penggunaannya diatur oleh Montreal Protocol.

CFC-113 mulai digunakan pada tahun 1970-an dan hingga tahun 1986-an produksinya telah mencapai rata-rata 178.000 ton per tahun. CFC-113 memiliki atmospheric residence time selama 85 tahun dan memiliki Ozone Depleting Potential (ODP) yang relatif tinggi. CFC-113 dan TCA lebih disukai karena selain mempunyai daya larut yang kuat, bahan-bahan ini juga rendah kadar racunnya.

Methylchloroform (1,1,1-trichloroethane atau TCA), selama ini merupakan pelarut pilihan untuk menggantikan chlorinated solvent lain yang lebih beracun pada metal cleaning, textile processing atau leather cleaning. Pada awalnya TCA ini dianggap cocok untuk menggantikan CFC-113, tetapi kemudian dimasukkan sebagai bahan yang diatur oleh Montreal Protocol sejak revisi tahun 1990.

Carbontetrachloride (CTC), sudah tidak digunakan lagi sebagai solvent di sebagian besar negara,karena beracun, tetapi dibeberapa negara solvent ini masih digunakan. CTC merupakan bahan pelarut yang baik dan murah, tetapi tergolong beracun/ karsinogenik (dapat menyebabkan kanker). CTC juga digunakan dalam proses klorinasi, brominasi dan reaksi acylasi-Friedel-Crafts (proses klorinasi karet dan paraffin, bahan perantara obat-obatan, dan produksi larutan pembasmi hama) dan dapat dihindari atau menggunakan pelarut yang bukan BPO seperti etilen dikhlorida (EDC), toluene, perchloroethene, hidrokarbon tetrahydrofurane, dll.

Dalam beberapa tahun terakhir, hydrochlorofluorocarbon (HCFC) dengan ODP rendah (0.03 -0.11) telah dikembangkan sebagai pengganti BPO-solvent. Tetapi bahan ini akhirnya juga diatur oleh Montreal Protocol. HCFC sekarang hanya digunakan dibeberapa sektor sebagai bahan pengganti sementara dan kadang-kadang sebagai bahan transisi. Karena alasan tersebut, dianjurkan agar tidak menggunakan HCFC sebagai bahan alternatif.

Penggunaan Pelarut BPO

Penggunaan tiga (3) jenis solvent BPO ditunjukkan dalam Tabel 1:

Sektor	Sub Sektor	BPO	Aplikasi
Pelarut &  Agen Proses	Elektronik	CFC – 113(C2 F3 Cl3)TCA (C2H3Cl3)	KonsumenKomunikasi, Pengolahan data
	Pembersihan Logam	CFC – 113(C2F3Cl3)TCA	Pencucian oli/ gemuk (Degreasing)
	Pembersihan Presisi	CFC–113(C2F3Cl3)TCA	Penghilangan/ pencucian kontaminasi mikro
	Pembersihan Noda Tekstil	TCA	Penghilangan kotoran proses
	Farmasi	CTC(CCl4)	Pelarut Proses
	Cairan Penghapusan	TCA	Pelarut

 

Disamping digunakan langsung, pelarut BPO juga digunakan sebagai agen proses untuk industri-industri berikut.

a)      Agen Proses CFC-113

No	Aplikasi Agen Proses	Senyawa
1	Manufaktur resin fluoropolimer	CFC 113
2	Reduksi intermediate perfluoropolyetherpolyperoxide untuk produksi Perfluoropolyether diesters	CFC 113
3	Preparasi Perfluoropolyether diols dengan fungsionalitas tinggi	CFC 113

 

b) Agen Proses CCl4/ CTC

No	Aplikasi Agen Proses	Senyawa
1	Eliminasi NCl3 dalam produksi klorin dan kaustik	CTC
2	Recovery klorin pada tail gas dari produksi klorin	CTC
3	Manufaktur karet terklorinasi	CTC
4	Manufaktur endosulphan (insektisida)	CTC
5	Manufaktur isobutil acetophenone (ibuprofen – analgesic)	CTC
6	Manufaktur 1-1, bis (4-chlorophenyl) 2,2,2-trichloroethanol (dicofol insektisida)	CTC
7	Manufaktur chlorosulphonated polyolefin (CSM)	CTC
8	Manufaktur poly-phenylene-terephatal-amide	CTC
9	Manufaktur karet styrene butadiene	CTC
10	Manufaktur parafin terkhlorinasi	CTC
11	Bromohexine hydrochloride	CTC
12	Diclofenac sodium	CTC
13	Phenyl glycine	CTC
14	Produksi Cyclodime	CTC
15	Produksi polypropene terklorinasi	CTC
16	Produksi EVA terklorinasi	CTC
17	Produksi derivat metil isocyanate	CTC
18	Produksi 3-phenoxy benzaldehyde	CTC
19	Produksi 2-chloro-5-metyhlpyridine	CTC
20	Produksi Imidacloprid	CTC
21	Produksi Buprofenzin	CTC
22	Produksi Oxadiazon	CTC
23	Produksi chloradized N-methylaniline	CTC
24	Produksi Mefenacet	CTC
25	Produksi 1,3-dichlorobenzothiazole	CTC

 

3. PROGRAM PHASE OUT

Suatu jadual internasional yang mengikat untuk menghapus produksi, perdagangan serta penggunaan larutan perusak/peluruh ozon telah dibuat melalui Protokol Montreal. Indonesia sebagai bagian dari masyarakat dunia telah meratifikasi Konvensi Wina dan Protokol Montreal melalui keputusan Presiden No 23 tahun 1992 yang mengatur tentang perlindungan lapisan ozon dan penghapusan bahan perusak lapisan ozon (BPO). Berbagai peraturan yang terkait dengan keputusan Presiden selanjutnya diterbitkan dengan melibatkan instansi terkait yaitu: Kementerian Negara Lingkungan Hidup selaku koordinator dengan Departemen terkait: Perindustrian, Perdagangan, Kesehatan, Beacukai, Luar negeri, Bappenas, Keuangan, Industri pengguna, Importir, Perguruan tinggi, Lembaga swadaya masyarakat.

 

4 PILIHAN SOLVENT PENGGANTI

4.1 TCA

1,1,1 Trichloroethane [TCA] yang dikenal juga sebagai methylchloroform merupakan bahan kimia yang stabil dan tidak mudah terurai sehingga pada saat terlepas ke udara dapat mencapai Atmosfir. TCA juga termasuk ozone depleting substances atau Bahan perusak lapisan ozon/ BPO. TCA merupakan pelarut terhalogenan halogenated solvent yang terutama digunakan sebagai bahan pembersih cleaning dan pelarut degreasing agent karena stabil, mudah mengering, efektif dalam menghilangkan kontaminan tanpa mempengaruhi kwalitas produk akhirnya. TCA dilarang penggunaanya karena termasuk BPO, namun limbah TCA hasil dari aktivitas berbagai industri masih ada. Banyak industri dalam proses dan operasinya menggunakan TCA untuk cleaning, degreasing dan keperluan operasi lainnya.

Penggunaan TCA (solvent& adhesives) antara lain: Cleaning, Vapour degreasing, Lubricating, As a carrier to inject graphite, grease, and other lubricant, Line and drain cleaning, As a cutting fluid, Gas regulators, -Printing press cleaning, As a solvent in drain cleaners, shoe polishes, spot cleaners, insecticides, printing inks, adhesives.

Industri yang menggunakan TCA antara lain Pembuatan komponen elektronik, Pembuatan alat pengunci [fasteners], Pembuatan alat kedokteran, Pembuatan metal parts

dan Metal finishers

Pilihan untuk pengganti TCA

Terdapat banyak alternatif yang berbeda untuk subtitusi TCA.Bila suatu perusahaan mau mengganti atau mengeleminasi TCA maka perlu dilakukan evaluasi terhadap fasilitas,proses dan uji aplikasinya untuk menentukan metoda penggantian yang terbaik sesuai dengan kebutuhannya.Perlu diketahui bahwa tak ada pengganti tunggal untuk TCA.

Solvent Fluoroiodocarbon[FICs]

Fluoroiodocarbon atau FICs merupakan “drop in” substitute TCA karena hanya memerlukan perubahan sangat kecil pada proses cleaning. Senyawa FICs memberikan kemampuan cleaning yang sangat baik dan pengaruh terhadap lingkungan sangat kecil. FICs juga tak mudah terbakar dan memiliki sifat racun rendah. FICs paling baik digunakan untuk pembersihan alat elektronik, semiconductor wafer, optic, gyroscopes.

Aqueous [General]

Waterbased chemical solutions [larutan kimia berbasis air] dapat digunakan dalam proses cleaning untuk pengganti TCA. Larutannya merupakan produk alkali dan asam yang dapat mengandung aditip surfactants, emulsifiers dan detergen. Alternatif larutan berbasis air digunakan pada proses : water wash tanks, soap water solution dan kombinasi proses panas dan agitasi. Aditip special seperti: pH buffer, inhibitor, saponifiers, emulsifiers dan deflocculants dapat ditambahkan pada larutan untuk memenuhi kebutuhan pada proses cleaning.

Aqueous cleaners dapat menurunkan emisi bahan berbahaya dan dapat digunakan secara luas pada proses di industri Namun aqueous solutions menghasilkan limbah cair yang belum dipikirkan sebelumnya.Kontaminan dapat terjadi dalam proses penccucian dan pembilasan sehingga menghasilkan limbah yang memerlukan pengaturan lebih lanjut.

Terdapat 3 jenis aqueous cleaners yaitu: asam, alkali dan netral.

• Aqueous Solution Asam dapat digunakan untuk menghilangkan: kerak, karat dan oksida metal
• Aqueous Solution alkali/ basa mampu menghilangkan grease, cutting oils,petroleum dan water based paints.
• Aqueous Solution Netral baik untuk menghilangkan: Light oils, partikel, klorida, garam digunakan dengan cara semprotan [spray] dan ultrasonic.

 

Industri pembuat adhesives (perekat) yang semula menggunakan TCA dapat menggunakan salah satu alternatipnya dengan water based adhesive. Untuk tujuan coating (pelapisan), substitusinya dapat menggunakan water base coating. Contoh industrinya: furniture, hardboard, metal containers, peralatan rumahtangga. Water based ink (tinta) juga telah berhasil digunakan sebagai substitusi ODS di industri percetakan.

Semi Aqueous

Larutan semi aqueous menggunakan air pada suatu tahap selama proses cleaning. Larutan semi aqueous cleaning kebanyakan terdiri atas : turunan terpene, citrus dan cemara. Semi aqueous cleaners akan efektif pada suhu kamar dan bersifat non korosif serta biodegradable. Sifat semi aqueous yang lain adalah: evaporation rate rendah, emisi volatile organic compound [voc] rendah, flash point rendah dan menguap bila disemprotkan. Semi aqueous sangat sesuai untuk menghilangkan: waxes, heavy grease, tar.

Petroleum Hydrocarbon [HC]

Petroleum Hydrocarbon dapat menggantikan TCA dalam berbagai operasi parts cleaning.

Contoh Hydrocarbon adalah: mineral spirit, kerosene, naphtha. Produk ini biasanya digunakan dalam proses immersion [pencelupan] dan hand washing process.Tingkat toksisitas petroleum HC umumnya rendah. Setelah penggunaan HC dapat didaur ulang secara distilasi atau dibuang melalui proses insinerasi..Petroleum HC mudah terbakar sehingga penggunaanya memerlukan pengaturan diberbagai area. Hydrocarbon paling baik digunakan untuk menghilangkan minyak berat[heavy oil], grease, tar dan waxes.

Pelarut Organik

Pelarut organic termasuk: Aseton, Alkohol, Keton, Ester dan senyawa kimia terkait lainnya dengan titik didih rendah. Telah digunakan sebagai industrial cleaner sejak lama.

Aseton

Merupakan drying agent yang baik untuk wet parts dan digunakan sebagai hand-wipe solvent. Aseton efektif menghilangkan lemak, waxes,tinta, uncured fiberglass resin, pernis.Digunakan pada proses yang memerlukan cleaner dengan  penguapan yang cepat. Meskipun aseton meninggalkan limbah tetapi toksisitasnya rendah. Asetone juga merupakan flammable volatile organic compound dan tidak dapat disemprotkan atau dipanaskan tanpa memperhatikan factor keselamatan. Pembuatan flexible polyurethane foam dapat menggunakan aseton sebagai auxiliary blowing agent [ABA] pengganti TCA. Penggunaan aseton lebih efisien dibanding TCA.

Ethyl Lactate

Dapat menghilangkan: silicone oil, lemak, lithium grease, layout ink. Ethyl lactate dapat didaur ulang dengan filtrasi atau distilasi vakum. Bila dimusnahkan dapat dilakukan dengan insinerasi. Ethyl lactate merupakan senyawa biodegradable namun dapat terbakar dan termasuk volatile organic compound [VOC].

Dibasic Esters [DBE]

Digunakan untuk menghilangkan cat[ paint stripper].Termasuk senyawa biodegradable dan dapat di daur ulang dengan distilasi vakum. DBE juga dapat dicampur dengan bahan kimia lainnya untuk mengurangi emisi diudara dan merupakan volatile organic compound[VOC].

Pelarut Organik Lain

Pelarut n-Propyl bromide(nPB) memiliki sifat fisika dan cleaning seperti TCA, namun memberi efek terhadap lingkungan dan kesehatan.Pelarut ini dapat mengganti CFC-113.

Vacuum Furnace Deoiling

Vacuum Furnace Deoiling merupakan proses baru yang menghilangkan minyak yang terdapat pada permukaan  metal parts secara penguapan tanpa menggunakan TCA atau BPO lainnya,bahan kimia berbahaya,air atau detergen. Metal parts dimasukkan kedalam vacuum furnace, kemudian heater dan pompa dijalankan untuk memanaskan dan memvakumkan ruang furnace. Minyak yang mendidh akan jatuh dengan tekanan  sehingga pemanasan dalam  kondisi vakum dapat mengeringkan dengan cepat. Uapnya dapat dikondensasikan dan dikumpulkan untuk diproses kembali[reprocessing] atau recycling sehingga mengurangi biaya pembuangannya. Produk solvent cleaning harus stabil pada suhu operasi dan tekanan vakum selama proses cleaning. Vacuum deoiling dapat digunakan untuk menghilangkan minyak dari metal parts maupun non metal parts. Proses ini juga digunakan untuk menghilangkan pelarut cat,drying ink

Inert gas soldering

TCA digunakan dalam pembuatan komponen elektronik. Peran TCA dalam proses soldering dapat digantikan dengan gas inert yaitu nitrogen sebagai process gas untuk memberikan kondisi bebas oksigen sehingga memudahkan pembasahan[wetting] dan memperbaiki kwalitas soldering. Sebaliknya,no clean inert atmosphere soldering adalah environmentally friendly[ramah lingkungan],tidak menggunakan solvent dan meniadakan peralatan cleaning. Inert gas soldering dapat mengurangi terjadinya soldering defect[cacat], meningkatkan kekuatan sambungan solder[solder joint strength],mengeliminasi oksidasi permukaanmetal. Inert gas soldering process terbukti efektif untuk produksi circuit board.

Dry ice blasting

Selain TCA, pellet padat Carbon dioksida[CO2] atau dry ice dapat digunakan sebagai medium blasting [semburan] untuk pembersihan  metal parts. Ketika dry ice menyentuh permukaan maka turunnya suhu permukaan akan membantu mengangkat kontaminan pada permukaan metal parts.Carbon dioksida kemudian akan menghambur di atmosfir.Karena CO2 tidak menyatu selama proses cleaning maka tidak terdapat sisa residu dan solvent yang dibuang. Umumnya dry ice blasting dioperasikan oleh perusahaan cleaning.Dry ice blasting sesuai untuk menghilangkan cat dan coating lain dalam proses printing, perbaikan motor listrik,cetakan ban dan karet.

4.2 CFC-113

Terdapat 6(enam) pendekatan yang dapat digunakan untuk mengganti CFC-113 yaitu: 

• No clean processes
• Aqueous processes
• Additive processes
• Hydrocarbon surfactant ( HC/S) processes
• Hydrocarbonsolvent processes
• Halocarbon processes

 

Penggunaan langkah  diatas  sebenarnya sejalan dengan tahapan pada TCA.

Karena tidak ada metode tunggal yang dapat diberlakukan secara universal untuk mensubstitusi ozon depleting solvent (ODS), maka hal ini akan menyulitkan dalam pemilihan pembersih yang tepat.

No clean processes

Dengan no clean processes maka disini tidak digunakan solvent maupun bahan kimia lainnya, sehingga dampak terhadap lingkungan juga tidak ada. Metode ini dapat digunakan apabila technical specification tidak memerlukan cleaning setelah soldering pada sub sector elektronik.

Aqueous processes

Aqueous processes menggunakan air sebagai pembersihan untuk metal cleaning maupun electronic cleaning. Namun untuk metal cleaning, metode ini menunjukkan penggunaan yang terbatas. Penggunaan air dapat menghilangkan antara lain: water soluble cutting oil, protective coating( dengan air panas) dan membilasnya. Sedangkan pada electronic cleaning, prosesnya dapat menggunakan water soluble chemistry.Namun proses ini juga tidak sesuai untuk banyak aplikasi.

Additive processes

Untuk metal cleaning dengan additive processes terdapat dua pilihan yaitu menggunakan detergent cleaning dan emulsion cleaning. Pada detergent cleaning yang mudah biodegradable ini digunakan air ditambah sedikit surface active agent. Untuk emulsion cleaning, disini menggunakan emulsi  solvent ditambah air sehingga akan membentuk suspensi dengan adanya surfaktan. Pada electronic  cleaning, digunakan additive saponifier. Namun kendala yang ada yaitu: larutan yang dihasilkan toxic, korosif dan merupakan suatu volatile organic compound(voc), memerlukan waste water treatment serta sulit  dalam penanganan karena mengganggu lingkungan dan kesehatan.

Hydrocarbon surfactant (HC/S) Processes

Metode lainnya adalah HC / S processes yang sering juga disebut semi aqueous processes HC/S processes terdiri atas : Cleaning dengan solvent, penghilangan sisa solvent dengan air dan pembilasan kembali dengan air. Bahan  dasar yang digunakan dapat berasal dari :

• Terpenes turunan pine tree (pohon cemara) atau citrus fruits.
• Turunan minyak bumi
• Alkohol komplek dan turunan glikol

 

Pada hydrocarbon solvent processes termasuk alcohol, eter, ester, alifatik aromatic, atau siklis. Karena sifatnya yang dapat terbakar, maka masih harus dibantu dengan inert gas.purged. Metode ini kurang sesuai untuk electronic cleaning.Untuk sub-sektor precision cleaning opsi solvent ini dapat digunakan karena memerlukan hasil cleanliness yang tinggi untuk menjaga kehandalan komponen-komponennya.Pada metal cleaning dimana minyak, pelumas, particulate matter dan partikel anorganik dihilangkan dari komponen-komponen metal(metal part) sebelum tahap proses berikutnya seperti machining,electroplating,painting, dapat menggunakanalternatip ini.

Halocarbon processes

Metode yang terakhir adalah dengan halocarbon processes yang direkomendasikan bila proses –proses yang lain tidak berhasil dengan baik. Namun kekurangan metode ini selain toxic  juga polluting. Bila tidak ada pilihan lain maka halocarbon digunakan dalam mesin khusus untuk membatasi emisi sampai minimum.

Berikut diberikan pada table 2: Kelompok  pengganti BPO untuk sektor solvent.

Category	Preferred Technology	Acceptable Alternatives
Electronics and PrecisionCleaning	no clean fluxes Aqueous cleaning Organic, non halogenated solvents	Chlorinated solvents Perfluorocarbons
Metal Cleaning	Aqueous cleaning Organic, Non Halogenated solvents No clean fluxes	Chlorinated solvents Perfluorocarbons
Spot cleaning of Textiles	Aqueous Systems Chlorinated Solvents	Hydrocarbons HCFC’S
Typing correction fluid	Aqueous systems Organic solvents
Pharmaceuticals	Organic solvents	Chlorinated solvents

 

Alternatif BPO sector solvent ini dinilai sebagai “proven alternatives” dan memberikan indikasi tren pengembangan dimasa depan. Pada katagori tekstil jenis Perchloroethelene dapat digunakan oleh industri”dry cleaning”. Kelompok Petroleum seperti white spirit,Stoddard solvent,hydrocarbon solvent,iso-paraffins dan n-paraffins dapat dijadikan pilihan pengganti BPO secara aman apabila prosedur safety diterapkan dengan benar.Untuk HCFCs penggunaannya termasuk sebagai “transitional alternatives”.

4.3 Carbon Tetra Chloride (Karbon Tetra Klorida)

Carbon tetrachloride (CTC) penggunaanya dibatasi untuk non-emissive industrial applications dan proses reaksi kimia/reaction media sebagaimana tertera diatas. Akhir-akhir ini produk generasi berikut hydrofluorocarbon(HFC) juga menggunakan CTC sebagai bahan baku. Penghapusan CTC merupakan tantangan bagi Montreal Protocol karena kebanyakan CTC diperoleh sebagai coproduct(hasil samping) dari sintesa bahan kimia lain. Bila permintaan coproduct meningkat maka produsan bahan kimia menghadapi pilihan yang sulit. Sementara penggunaan CTC sebagai bahan baku untuk CFC menurun.Produsen CTC mengalami tekanan dan didesak untuk memperoleh aplikasi baru yang tidak membahayakan lapisan ozon, seperti feedstock untuk bahan kimia baru.Dengan demikian produksi CTC untuk waktu mendatang menjadi issue yang penting dan perlu dicarikan jalan keluarnya. Untuk penggunaan special yaitu laboratory testing and analyses CTC memperoleh pengecualian  dari Montreal Protocol. Oleh sebab itu alokasi jumlah dan penggunanya  memerlukan pengaturan.