Modul Ajar · Pencemaran Udara
Sumber Pencemaran Udara: dari cerobong hingga pembakaran terbuka
Tujuan pembelajaran
Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa mampu…
Kata kunci
Kata kunci Bab 3
3.1 · Klasifikasi
Tiga cara memilah sumber: asal, geometri, dan waktu
Klasifikasi yang tepat menentukan regulasi yang berlaku dan model dispersi yang dipakai.
Alami vs antropogenik — batas yang tidak selalu tegas
Sumber antropogenik mencakup pembangkit energi, industri, transportasi, dan pembakaran sampah. Sumber alami meliputi letusan gunung api, semprotan garam laut, debu mineral, serta emisi biogenik dari vegetasi. Pada karhutla gambut di Indonesia, El Niño menjadi pemicu meteorologis alami. Namun, drainase gambut dan pembukaan lahan membuat emisinya diperlakukan sebagai hasil pengelolaan manusia; karena itu GFED dan EDGAR mengklasifikasikannya sebagai sumber antropogenik. Basis data EDGAR (JRC, 2025) mencatat emisi antropogenik Indonesia pada 2024 sebesar 1.323,78 Mt CO₂eq, atau 2,49% dari emisi global. Angka ini belum mencakup fluktuasi ekstrem karhutla yang pada tahun El Niño kuat dapat sangat besar.
Geometri: titik, garis, area, volume
Tabel 3.1 — Klasifikasi geometri sumber dan model tipikal (jembatan ke Bab 7)
| Geometri | Definisi operasional | Contoh Indonesia | Model tipikal |
|---|---|---|---|
| Titik | Emisi dari satu cerobong dengan tinggi/diameter tertentu | Cerobong PLTU Suralaya, kiln semen | Plume Gaussian (AERMOD) |
| Garis | Rangkaian sumber berjajar diidealkan sebagai garis | Tol Jakarta–Cikampek, arteri perkotaan | Sumber garis (CALINE) |
| Area | Emisi per satuan luas tanpa titik tunggal | Permukiman dengan open burning, TPA | Model area/box · grid inventarisasi |
| Volume | Emisi dari volume 3-D tanpa cerobong | Debu resuspensi terminal, konstruksi, pelabuhan | Volume source AERMOD |
Kontinu vs episodik
Kontinu (PLTU base load, kiln semen, lalu lintas harian) beremisi relatif stabil sepanjang waktu; episodik (karhutla musiman, letusan, flaring gangguan proses) beremisi intens dalam periode terbatas. Perbedaan ini menentukan instrumen pengendalian: BME cerobong dan CEMS untuk kontinu, larangan membakar dan pemantauan satelit titik api untuk episodik.
Konteks regulasi Indonesia. UU 32/2009 dan PP 22/2021 membedakan sumber bergerak (kendaraan, kapal, pesawat) dan sumber tidak bergerak (industri, pembangkit, boiler) serta kategori gangguan. Tipe sumber menentukan Permen teknis yang berlaku (mis. P.15/2019 untuk pembangkit termal vs P.20/2017 untuk kendaraan tipe baru).
3.2 · Sumber tidak bergerak
Cerobong yang diukur: PLTU, industri proses, dan insinerator
Sumber titik dengan BME sektoral; besar secara individual dan dapat dipantau per unit.
PLTU batu bara — titik terbesar dan paling diatur
PLTU batu bara adalah sumber titik terbesar SO₂, NOₓ, PM, dan merkuri. SO₂ berasal dari sulfur bahan bakar (batu bara Indonesia tipikal 0,1–0,8% massa), NOₓ dari tiga jalur thermal–prompt–fuel NO (dasar strategi pengendalian Bab 9.5), dan PM berupa abu terbang yang dikendalikan ESP/fabric filter.
Tabel 3.2 — BME pembangkit termal Permen LHK P.15/2019 (mg/Nm³, basis kering terkoreksi O₂)
| Parameter | PLTU eksisting (lama) | PLTU baru (>2019) |
|---|---|---|
| Partikulat total | 100 | 50 |
| SO₂ | 550 | 200 |
| NOₓ (sebagai NO₂) | 550 | 200 |
| Hg | — | 0,03 |
Kapasitas PLTU captive smelter naik dari 5,7 GW ke 17,1 GW (Juli–Des 2024, CREA/GEM, Model); RUKN 2024–2060 menambah 26,8 GW, sementara draf RUPTL tidak memuat PLTU baru on-grid (Ember, 2024) — kontradiksi yang menahan beban emisi sebelum menurun. Batas eksisting 550/550 dinilai 3–15 kali lebih longgar dari Tiongkok/Jepang/Korsel; model Myllyvirta (CREA) memperkirakan ±5.900 kematian dini/tahun di sekitar Jakarta dapat dihindari dengan BME 100/100/10 (Model, bukan pengukuran).
Bedakan jenis bukti. Kepatuhan PLTU Suralaya yang dilaporkan (PM <60 mg/Nm³ terhadap ambang 100, SO₂/NOx ~200 mg/Nm³, Kementerian ESDM 2023) adalah self-reporting uji cerobong/CEMS armada PLN IP (<550/100), bukan verifikasi independen pihak ketiga. Bandingkan selalu pada basis pengukuran yang sama.
Industri proses, insinerator, dan boiler
Semen mengemisikan PM kiln dan NOx suhu ±1.450 °C; smelter nikel/tembaga melepas SO₂ sulfida (dipulihkan sebagai asam sulfat pada pabrik modern) — ekspansi Morowali/Weda Bay menggeser titik SO₂/PM ke luar Jawa. Petrokimia mengemisikan VOC fugitif dan flare episodik. Insinerator berpotensi melepas dioksin/furan dan logam berat bila prinsip “3T” (suhu–waktu tinggal–turbulensi) tidak terpenuhi. Boiler industri kecil-menengah berbahan bakar batu bara/biomassa/minyak adalah sumber titik tersebar yang sering ditangani sebagai area dalam inventarisasi.
3.3 · Sumber bergerak
Jalan, udara, dan laut yang bergerak
Tersebar sebagai garis di koridor; karakteristiknya berbeda dari cerobong yang menetap.
Armada Indonesia dan standar Euro 4
Tabel 3.3 — Armada kendaraan bermotor Indonesia (Fakta, registrasi)
| Tahun | Sepeda motor | Total kendaraan | Sumber |
|---|---|---|---|
| 2012 | 76,4 juta | — | Regident Polri |
| 2021 | 111,3 juta (80,5%) | 138,3 juta | Regident Polri |
| 2022 | 125,3 juta | — | BPS |
| 2024 | 139,45 juta (84%) | 166,47 juta | BPS 2024; Korlantas 160,65 juta |
| 2025 (est.) | 146,5 juta | 172,9 juta | BPS est. akhir 2025 |
BME Euro 4 tipe baru ditetapkan P.20/2017: bensin/CNG/LPG berlaku Oktober 2018, diesel 2021; syarat sulfur bahan bakar ≤50 ppm (bensin RON ≥91, diesel CN ≥51). Sepeda motor masih Euro 3 bertahap. Karakteristik mesin: bensin (spark ignition) dominan CO/HC dengan catalyst tiga arah stoikiometri; diesel (compression ignition) dominan NOx/soot sehingga butuh DPF/SCR — catalyst tiga arah tidak efektif pada lean burn.
Cold-start dan evaporatif — mengapa emisi riil melebihi lab
Cold-start terjadi ketika katalis belum mencapai suhu kerja (light-off) sekitar 250–300 °C. Pada menit-menit awal, campuran kaya dapat meningkatkan emisi CO dan HC beberapa kali lipat. Dalam siklus FTP-75, 55 detik pertama dapat menyumbang sekitar 40% HC dan 30% CO total. Perjalanan pendek yang berulang di wilayah tropis, misalnya oleh ojek dan angkutan kota, dapat memperbesar beban emisi per kilometer. Emisi evaporatif hanya relevan pada kendaraan bensin, meliputi kehilangan diurnal, hot soak, kehilangan saat kendaraan berjalan, dan pengisian bahan bakar. Emisi ini dapat dikendalikan dengan kanister karbon aktif; volatilitas diesel yang rendah membuat emisi evaporatifnya tidak signifikan.
Penerbangan dan pelayaran
Penerbangan: LTO di sekitar bandara + jelajah ketinggian (NOx, contrail); penerbangan internasional global 622,33 Mt CO₂ pada 2024 (1,17% global, EDGAR 2025, Model). Pelayaran: top-down dari penjualan bunker vs bottom-up berbasis AIS + beban mesin (AIS lebih akurat namun tidak pasti pada beban); IMO MARPOL Annex VI membatasi sulfur HFO ≤0,50% sejak 1 Jan 2020. Untuk kepulauan dengan Tanjung Priok/Perak/Makassar, emisi kapal layak sebagai area tersendiri — inventarisasi pelabuhan Indonesia yang terbuka belum tersedia.
3.4 · Area & alami
Difus yang tak bercerobong dan alam sebagai latar
Tanpa titik tunggal — diestimasi per luas, per kapita, atau per aktivitas; alam menjadi baseline yang tidak dapat dikendalikan.
Sumber area/difus — mengapa sulit diukur langsung
- Pembakaran sampah terbuka: 48–50% rumah tangga Indonesia membakar sampah (Riskesdas 2013; World Bank/LRF 2024) padahal dilarang UU 18/2008; studi Semarang 2020–2021: 58,8 Gg/tahun = 9,7% timbulan kota (Ramadan et al. 2022) melepas PM₂.₅, CO, PAH, dioksin pada suhu rendah; kontributor black carbon global.
- Debu jalan (resuspensi): abrasi ban/rem/aspal terangkat turbulensi kendaraan; studi apportionment Jakarta (CCAC 2022–2025) menempatkan kendaraan, open burning, konstruksi, dan debu tanah/jalan sebagai sumber utama PM₂.₅.
- Domestik (biomassa/LPG, genset) dan konstruksi (volume source urugan/bor) — diatur UKL-UPL (water spraying, penutupan truk).
Sumber alami — latar belakang yang episodik
Gunung api (>120 aktif, PVMBG): urutan gas H₂O, CO₂, SO₂, HCl, HF, H₂S; Merapi 3 Mar 2020 kolom abu ±6.000 m (BMKG); Semeru 2020/2021/2023 kolom SO₂ satelit (jurnal ITS 2025). Satu hari letusan dapat melampaui akumulasi antropogenik lokal, tetapi rata-rata tahunan nasional lebih kecil dari energi/karhutla — harus dipisahkan saat analisis tren. Sea spray (NaCl) terdeteksi sebagai fraksi pesisir; debu mineral lokal (NTT, pasca-karhutla) kecil vs Sahara tetapi relevan setempat. BVOC (isoprena C₅H₈, terpena seperti α-pinena) dari hutan tropis: global BVOC diperkirakan melampaui VOC antropogenik (MEGAN); di lanskap Indonesia interaksi BVOC–NOₓ perkotaan/industri berpotensi menghasilkan ozon dan SOA regional — mekanisme smog fotokimia dengan prekursor alami.
Kesenjangan data (jujur dicatat). Inventarisasi nasional BVOC/MEGAN, emisi pelabuhan, dan agregasi CEMS industri per sektor yang terbuka belum tersedia; sumber yang seharusnya ada: KLHK, Kementerian Perhubungan/otoritas pelabuhan, flux tower Kalimantan/Sumatra, dan tuple BIG–KLHK.
3.5 · Inventarisasi emisi
Menghitung yang tak selalu terlihat: E = A × EF
Fondasi kuantitatif Bab 7 (model) dan Bab 8 (kebijakan); tanpa inventarisasi, dispersi tidak dapat dijalankan.
Persamaan dasar dan perluasan dengan kontrol
Keterangan: E = emisi (mis. ton/tahun); A = data aktivitas (mis. ton bahan bakar, kend-km, ton produk); EF = faktor emisi (massa per unit aktivitas, mis. kg/ton, g/kend-km).
Keterangan: ER = efisiensi reduksi peralatan pengendali (%); suku (1−ER/100) adalah fraksi yang lolos. Jika tanpa kontrol, ER = 0 sehingga E = A × EF.
Bottom-up vs top-down
Tabel 3.4 — Dua pendekatan inventarisasi
| Aspek | Bottom-up | Top-down |
|---|---|---|
| Prinsip | Agregasi A × EF per sumber | Inferensi dari kolom satelit / inversi transport |
| Kekuatan | Resolusi sektor/sumber tinggi; terkait kebijakan | Independen pelaporan; tangkap sumber tak tercatat |
| Kelemahan | Bias jika aktivitas tak lengkap (informal) | Kasar; butuh model transport; tak pisah sektor langsung |
| Contoh | EDGAR, KLHK, MOVES/COPERT | TROPOMI NO₂, GFAS fire radiative power |
Ilustrasi kontras pada karhutla 2015 (Model): konsumsi dry matter Sep–Okt 2015 — GFED 461 Tg, GFAS 541 Tg, Wooster et al. 358 Tg ±30% — rentang ±20–35% antar inventarisasi menunjukkan inventarisasi kebakaran bukan angka pasti.
AP-42, EMEP/EEA, dan sistem tier
AP-42 Vol. I (stasioner) & Vol. II (bergerak) sejak edisi 4 (1985 → WebFIRE) untuk >200 kategori; rating kualitas A (sangat baik, banyak uji acak) hingga E (buruk, sedikit data tak representatif) dan U (tanpa rating). EMEP/EEA Guidebook 2023 (pelaporan CLRTAP/EU NEC): Tier 1 faktor default global/Eropa × aktivitas nasional, Tier 2 faktor teknologi/nasional, Tier 3 model rinci (COPERT). Untuk Indonesia Tier 1 layak sebagai awal kabupaten/kota, tetapi motor tua, sampah campuran, dan gambut menuntut Tier 2/3 lokal — faktor gambut terukur CO₂ 1.779 ±55 g/kg, CO 238 ±36 g/kg, CH₄ 7,8 ±2,3 g/kg (±30% total).
Ketidakpastian — kaidah pelaporan
Determinan: data aktivitas (sensus vs estimasi; informal tak tercatat), transfer EF lintas negara, alokasi spasial-temporal (proxy populasi), dan sumber episodik antar-tahun. Contoh skala: emisi karbon kebakaran 2015 GFED 188 ±67 Tg C sebagai CO₂ (Sep–Okt saja) — ±36% pada puncak episode — dan 71% PM₂.₅ primer dari gambut (Kiely et al. 2019). Kaidah: selalu laporkan tahun dasar, metode, tier, dan rentang ketidakpastian.
3.6 · Sumber khas Indonesia
Empat beban yang mendominasi
Karhutla gambut, armada motor, PLTU batu bara, dan sampah terbuka — kombinasi yang tidak dijumpai dalam porsi sama di negara lain.
Karhutla gambut — episodik yang menyamai ekonomi besar
Tren KLHK/SiPongi: 2,6 juta ha (2015; ±120 ribu titik api), 1,65 juta ha (2019), 1,1 juta ha (2023); Jan–Jun 2026 kembali +120% vs 2019 (indikatif, perlu verifikasi akhir tahun). Emisi kumulatif 2015 per 14 Okt: ±1.043 Mt CO₂eq (WRI/GFED, Model); 26 dari 44 hari puncak emisi harian > ekonomi AS (15,95 Mt/hari). Kerugian World Bank: USD 16 miliar; gambut menyumbang 55% CO₂ dan 71% PM₂.₅ primer Sep–Okt 2015 (Kiely et al. 2019) — alasan dominasi partikel halus pada asap. Greenpeace memetakan total 2015–2019 4,4 juta ha (metode mandiri,68beda dari KLHK — selalu bedakan sumber).
Armada, PLTU, dan sampah — benang merah perkotaan
Armada: 166 juta kendaraan 2024 (84% motor) terkonsentrasi ±60% di Jawa — transportasi jalan sumber utama NO₂/CO/PM perkotaan; CCAC menempatkannya bersama open burning dan debu jalan sebagai puncak PM₂.₅ Jakarta. Euro 4 baru menyentuh tipe baru; armada tua berumur belasan tahun dengan katalis menurun/dilepas membuat penurunan riil lebih lambat (tampering, de Nevers 13.5). PLTU: kombinasi BME longgar + captive 17,1 GW + batu bara muda lignit-berair yang menurunkan efisiensi per kWh (lihat 3.2). Sampah: layanan pengumpulan tak merata → open burning menjadi “sistem de facto” ±½ rumah tangga — sumber area sekaligus masalah layanan publik.
3.7 · Udara dalam ruangan
Rezim yang berbeda: ventilasi, bukan dispersi
Konsentrasi ditentukan laju emisi dalam ruang × air exchange × waktu tinggal penghuni.
Biomassa dan memasak. WHO 2025: 2,1 miliar penduduk (±¼ global) masih memasak dengan api terbuka/tungku tak efisien (kayu, arang, kotoran hewan, batu bara, minyak tanah) — 2,9 juta kematian/tahun (2021) termasuk >309 ribu balita; State of Global Air 2,6 miliar (33%) bergantung bahan bakar padat (2023) dengan 2,8 juta kematian. Perempuan dan anak menanggung paparan terbesar. Data Indonesia terkini pada Susenas BPS dan Riskesdas Kemenkes — angka konsolidasi tahunan belum dikompilasi di bab ini dan perlu diambil langsung dari kedua seri. Asap rokok (ETS): PM₂.₅, CO, nikotin, PAH dari sidestream + mainstream; prevalensi perokok dewasa Indonesia termasuk tertinggi dunia — seri kuantifikasi beban indoor nasional belum tersedia. VOC material bangunan: formaldehida (plywood/partikel), BTX cat/pelarut, SVOC — terkait sick building syndrome; standar mutu ruangan Indonesia belum padu dengan PP 22/2021 dan pemantauan rutin nasional belum tersedia.
Batas rezim. Baku mutu udara ambien PP 22/2021 tidak otomatis berlaku untuk dalam ruangan; acuan WHO indoor dan pedoman Kemenkes adalah ranah berbeda dengan tujuan pengendalian yang berbeda.
3.8 · Kondisi terkini
Pergeseran beban dan pelajaran dari pandemi
Elektrifikasi, co-firing, informal, dan eksperimen alam yang memvalidasi inventarisasi.
Elektrifikasi transportasi. Target 2030 sebesar 2 juta mobil dan 13 juta sepeda motor listrik (ESDM/DEN 2024) diproyeksikan menghemat 29,79 MBOE dan mengurangi 7,23 Mt CO₂. Kendaraan listrik menghilangkan emisi knalpot dan evaporatif di jalan, tetapi sebagian beban emisi berpindah ke pembangkit listrik. Dengan bauran listrik yang masih didominasi batu bara dan BME 550 mg/Nm³, manfaat di pusat kota tetap nyata karena sumber garis berkurang. Namun, manfaat pada skala sistem bergantung pada pensiun PLTU dan pengetatan BME. Emisi nonknalpot dari ban, rem, dan resuspensi debu tetap ada.
Co-firing biomassa 1–5% di puluhan PLTU (uji PLN 2020: 17.470 ton/hari per 1% nasional ≈5 Mt wood pellet/tahun); kebutuhan 2025 10,2 juta ton di 52 PLTU — menurunkan CO₂ netto (biogenik) dan sedikit SO₂, tetapi PM/NOx tergantung kualitas biomassa dan ESP existing; verifikasi via CEMS, bukan asumsi.
Sektor informal: open burning 48–50%, industri rumahan, batu bata tradisional — tak tercatat pada bottom-up sehingga inventarisasi cenderung underestimate; koreksi top-down (ambien + apportionment) menjadi penting.
Pandemi sebagai natural experiment. PSBB 2020 menurunkan mobilitas masif: Anugerah et al. (2021; lima kota DKI) CO −39,9%, NO₂ −7,5%, SO₂ −5,7%; CREA (2020) NO₂ turun di Jakarta–Banten–Jabar, tetapi PM₂.₅ justru naik Mar–Jun 2020 (Kedubes AS) — PLTU tetap operasi + meteorologi. Pelajaran: (1) CO/NO₂ (transport) paling responsif, (2) PM₂.₅ multi-sumber + sekunder sehingga kebijakan satu sektor tak cukup, (3) eksperimen alam adalah cara empiris memvalidasi inventarisasi. Pasca-pandemi PM₂.₅ tertimbang populasi Indonesia 2024 35,5 µg/m³ (peringkat 15 dunia, IQAir ilustrasi tren) 6–11× pedoman WHO 5 µg/m³.
Rangkuman
Pokok pembelajaran
- Sumber dipilah menurut asal (alami/antropogenik — batas karhutla gambut tidak tegas), geometri (titik/garis/area/volume → model AERMOD/CALINE/box), dan waktu (kontinu/episodik) yang menentukan regulasi bergerak vs tidak bergerak (PP 22/2021).
- PLTU batu bara adalah titik terbesar dengan BME P.15/2019 (lama 550/550/100 vs baru 200/200/50; Hg baru 0,03 mg/Nm³) dan captive 17,1 GW yang mengunci beban; kepatuhan dilaporkan adalah CEMS self-reporting.
- Transportasi jalan sebagai sumber garis 166 juta kendaraan (84% motor), Euro 4 (2018/2021), dengan cold-start dan evaporatif yang memperbesar emisi tropis jalan nyata.
- Sumber area/difus (open burning 48–50% KK, resuspensi, domestik, konstruksi) dan alami (BVOC, gunung api, sea spray) adalah baseline/latar yang sering luput dari BME cerobong.
- Inventarisasi E = A × EF × (1−ER/100) adalah fondasi kuantitatif; AP-42 rating A–E dan EMEP Tier 1–3 menentukan ketidakpastian; contoh karhutla 358–541 Tg menunjukkan rentang ±20–35%.
- Empat beban khas Indonesia (karhutla, armada, PLTU, sampah) plus indoor (biomassa, ETS, VOC) membentuk profil unik; terkini ditandai elektrifikasi/co-firing yang menggeser beban ke grid dan pelajaran PSBB sebagai validasi sektor.
Checkpoint
Uji pemahaman
Enam soal tentang klasifikasi, PLTU, cold-start, inventarisasi, dan elektrifikasi.
Diskusi
Pertanyaan diskusi
Buka petunjuk setiap pertanyaan untuk memulai pembahasan.
Latihan
Latihan mandiri
Enam tugas penerapan; progres tersimpan otomatis di perangkat ini.
Referensi