BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Udara merupakan campuran mekanis dari bermacam-macam gas.

Komposisi udara normal terdiri atas gas nitrogen 78,1 %, oksigen 20,93 %,

dan karbondioksida 0,03%, sementara selebihnya berupa gas argon, neon,

kripton, xenon dan helium. Udara juga mengandung uap air, debu, bakteri,

spora dan sisa tumbuh-tumbuhan. (Chandra, 2006)

Udara juga merupakan zat yang paling penting setelah air dalam

memberikan kehidupan di permukaan bumi. Selain memberikan oksigen,

udara juga menghantarkan suara, bunyi-bunyian, pendingin benda-benda

yang panas dan dapat pula menjadi media penyebaran penyakit pada manusia.

Kualitas udara perkotaan di Indonesia menunjukkan kecenderungan menurun

dalam beberapa tahun terakhir ini. Ekonomi kota yang tumbuh yang ditandai

dengan laju urbanisasi yang tinggi telah mendorong peningkatan kebutuhan

energi, terutama energi yang berasal dari bahan bakar minyak atau fosil, yang

pada akhirnya menyebabkan bertambahnya buangan sisa energi.

Dari data BPS tahun 1999, di beberapa provinsi, terutama di kota-kota

besar seperti Medan, Surabaya dan Jakarta, emisi kendaraan bermotor

merupakan kontribusi terbesar terhadap konsentrasi NO2 dan CO di udara

yang jumlahnya lebih dari 50%. (Sudrajad, 2005)

Seiring dengan kemajuan teknologi, udara yang mulanya mengandung

berbagai macam jenis gas dapat dipilah-pilah dan diolah lebih lanjut sehingga

mendatangkan nilai ekonomis. Dalam dunia industri saat ini, kandungan

udara yang terdapat pada atmosfer bumi banyak dimanfaatkan untuk proses

produksi diantaranya yaitu Nitrogen, Oksigen, dan Argon. Seperti PT. Gresik

Gases Indonesia (BOC Gases) merupakan salah satu perusahaan yang

bergerak dalam bidang gas industri. Pabrik pengolah udara ini diharapkan

mampu memenuhi kebutuhan gas industri, mengingat perannya terhadap

1

pertumbuhan pabrik – pabrik lain yang membutuhkan. Contoh industri yang

membutuhkan produk gas tersebut adalah :

a. Pabrik Petrokimia yang membutuhkan Nitrogen sebagai salah satu

penunjang dalam prosesnya atau sebagai gas purge.

b. Pabrik makanan dan minuman menggunakan Nitrogen liquid untuk

membekukan dengan cepat beberapa jenis makanan dengan

meminimalkan kerusakan sel dari kristal es, memperbaiki penampilan,

rasa dan textur.

c. Pabrik Perkapalan yang membutuhkan Argon dan Oksigen sebagai

penunjang pembuatan kapal, sebagai contohnya untuk pengelasan.

Pertumbuhan ekonomi telah meningkatkan kegiatan industri dan

transportasi yang berkontribusi pada penurunan kualitas udara. Penurunan

kualitas udara ini terjadi karena emisi yang berasal dari industri, transportasi,

domestik ataupun kebakaran hutan yang telah melampaui daya dukung

lingkungan.

Sebagai gambaran Pertumbuhan jumlah kendaraan di kota besar hampir

mencapai 15% pertahun. Dengan proyeksi 6-8% maka penggunaan bahan

bakar di Indonesia diperkirakan sebesar 2,1 kali konsumsi tahun 1990 pada

tahun 1998, sebesar 4,6 kali pada tahun 2008 dan 9,0 kali pada tahun 2018.

(Gunawan, 2007)

1.2 Tujuan

a. Mengetahui komposisi gas dalam udara.

b. Mengetahui fungsi elemen-elemen gas dalam udara

2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Atmosfer Bumi

Bumi merupakan salah satu planet yang ada di tata surya yang

memiliki selubung yang berlapis-lapis. Selubung bumi tersebut berupa

lapisan udara yang sering disebut dengan atmosfer. Atmosfer terdiri

atas bermacam-macam unsur gas dan di dalamnya terjadi proses

pembentukan dan perubahan cuaca dan iklim. Atmosfer melindungi

manusia dari sinar matahari yang berlebihan dan meteor-meteor yang

ada. Adanya atmosfer bumi memperkecil perbedaan temperatur siang

dan malam. Gejala yang terjadi di atmosfer sangat banyak dan

beragam. Pada lapisan bawah angin berhembus, angin terbentuk,

hujan dan salju jatuh, dan terjadilah musim panas dan musim dingin.

Semua ini merupakan gejala yang lazim terjadi yang sering disebut

cuaca.

Atmosfer bumi merupakan selubung gas yang menyelimuti

permukaan padat dan cair pada bumi. Selubung ini membentang ke

atas sejauh beratusratus kilometer, dan akhirnya bertemu dengan

medium antar planet yang berkerapatan rendah dalam sistem tata

surya. Atmosfer terdapat dari ketinggian 0 km di atas permukaan

tanah sampai dengan sekitar 560 km dari atas permukaan bumi.

2.2 Komposisi Udara Pada Atmosfer

Komposisi atmosfer yang utama adalah gas, uap air dan partikel

halus (minute particles) dan tetes cairan (liquid droplets) dalam

jumlah yang sangat sedikit (trace amounts), padatan halus dan tetes

cairan yang terdispersi di udara secara kolektif dinamakan aerosol.

Gas di atmosfer terbagi menjadi 2, yaitu gas dengan konsentrasi tetap

(constant gases) dan gas yang berubah-ubah konsentrasinya (variable

3

gases) tergantung tempat dan waktu. Nitrogen (78,09%) dan oksigen

(20,94%) merupakan gas konstan yang menyusun hampir 99% udara,

keduanya sangat penting dalam menjaga kehidupan di muka bumi.

Sisanya sebesar 0,97% merupakan gas konstan lain, yaitu nitrogen

oksida dan beberapa gas lembam (inert gases), seperti argon, helium,

kripton, xenon dan beberapa gas variabel, seperti karbondioksida, uap

air, dan ozon. Nitrogen, oksigen, argon, dan karbondioksida

merupakan komponen utama (major) atmosfer dan selebihnya

merupakan komponen pendukung (minor).

Selain itu, terkandung pula uap air dan partikel lain seperti debu

dan garam-garaman yang kita sebut aerosol. Udara di permukaan

bumi yang mengandung uap air disebut udara lembab, sedangkan jika

tidak mengandung uap air disebut udara kering. Komponen gas

penyusun atmosfer bumi terdiri dari berbagai komponen gas,

komponen gas penyusun atmosfer bumi dapat dilihat pada tabel

berikut :

Tabel 1 Komposisi Gas Dalam udara

4

a. Nitrogen ( N2 )

Peran nitrogen yang merupakan gas tidak beracun (non-poisonous)

dalam atmosfer tidaklah begitu penting walaupun jumlahnya paling

berlimpah di atmosfer. Akan tetapi, secara tidak langsung berperan

signifikan dalam kehidupan jika bentuknya telah diubah (converted into

useful forms) oleh beberapa mikroba tertentu. Nitrogen banyak

dimodifikasi oleh bakteri dalam tanah, bakteri tersebut menggabungkan

nitrogen dengan oksigen maupun nitrogen dengan hidrogen untuk

membuat nitrit (NO2-), nitrat (NO3-), ataupun amonia (NH4+). Siklus

nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur

nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain.

Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-

biologis. Beberapa proses penting pada siklus nitrogen, antara lain

fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, dan denitrifikasi. Fiksasi

nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika, seperti terjadinya

kilat. Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan,

tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi. Walaupun

demikian, sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa

nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut. Hampir seluruh makhluk

hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain.

Oleh karenanya, reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up

atau penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen.

Bakteri pengikat nitrogen baik yang hidup bebas atau dalam

hubungan simbiosis dengan tanaman polongan (kacang polong, buncis,

kacang tanah). Para bakteri simbiotik menggunakan karbohidrat dari

tanaman untuk menghasilkan amoniak yang berguna untuk tanaman.

Tanaman menggunakan nitrogen tetap untuk membentuk asam amino

sebagai penyusun utama (building blocks) protein, asam nukleat (DNA

dan RNA), dan klorofil. Ketika legum mati, nitrogen tetap mengandung

menyuburkan tanah.

5

Selain itu Nitrogen berfungsi sebagai gas penyusun pada

greenhouse effect apabila bereaksi dengan Oksigen di udara.

Greenhouse effect adalah efek rumah kaca yang dalam prosesnya

mengatur suhu di permukaan bumi. Tanpa bereaksi dengan oksigen di

udara, nitrogen akan tetap menjaga suhu/temperatur di permukaan bumi

sehingga bumi menjadi nyaman bagi yang menghuni.

b. Oksigen (O2)

Oksigen sangatlah penting dalam menopang kehidupan semua

organisme di muka bumi termasuk manusia. Oksigen diperlukan untuk

proses pernafasan (respiration) organisme. Respirasi merupakan proses

dimana energi kimia yang berasal dari makanan diubah menjadi bentuk

energi lain yang berguna oleh sel-sel organisme.

Selain itu, oksigen berperan dalam proses pembakaran bahan bakar

fosil yang sempurna (menghasilkan karbondioksida dan tidak

menghasilkan jelaga karbon) dalam aktitivas manusia, dimana

dihasilkan energi yang lebih efisien dan mengurangi tingkat

pencemaran udara. Akan tetapi, kadarnya yang lebih rendah daripada

nitrogen, menjadikan proses pembakaran di muka bumi tidak terjadi

secara spontan dan sporadis, karena nitrogen sendiri merupakan gas

yang digunakan sebagai pengusir oksigen.

Oksigen juga berfungsi sebagai gas penghasil ozon (O3) di

atmosfer. Keberadaan ozon di atmosfer (dengan jumlah yang sebanding

dengan ketebalan lapisan 3 mm dengan kondisi tekanan dan suhu yang

luar biasa) mencegah sinar Ultraviolet yang berbahaya dari matahari

sebelum mencapai permukaan. Pencemaran udara di atmosfer dapat

merusak lapisan ozon ini.

6

c. Argon (Ar)

Argon mempunyai sifat larut dalam air, 2.5 kali lipat daripada

nitrogen, dan memiliki kelarutan yang sama dengan oksigen. ARGON

(Ar) tidak berwarna dan tidak berbau, baik dalam bentuk gas dan cair.

ARGON (Ar) dikenal sebagai gas inert dan tidak diketahui senyawa

kimia yang dibentuknya seperti halnya krypton, xenon dan radon.

Nama elemen Argon, diambil dari bahasa Yunani Argos yang

artinya tidak aktif, karena Argon tidak mudah ber-reaksi dengan elemen

lain. Komposisi argon dalam atmosfer mencapai 1%. Fungsi argon di

atmosfer adalah sebagai isolator energi panas yang dipancarkan dari

matahari. Argon merupakan gas yang terjadi secara alami dan akan

terlarut dengan cepat di area yang memiliki ventilasi baik. Tidak

ditemukan kerusakan ekologis yang disebabkan oleh argon, mungkin

dikarenakan argon merupakan gas yang tidak bereaksi.

d. Karbondioksida (CO2)

Karbondioksida mempunyai berat sebesar 1,5 kali dari berat udara

Stabil, tenang dan tidak beracun Tidak berbau beracun Tidak berbau,

tidak berwarna dan tidak berasa, CO2 ini dapat berupa gas, cair atau

solid. Dalam keadaan solid (-79oC) dikenal dengan nama dry ice

digunakan sebagai pengawet es krim, sebagai bahan dasar pembuat

hujan buatan. Karbondioksida merupakan senyawa kimia yang

diperlukan tumbuhan berklorofil dalam memproduksi makanannya

sendiri melalui fotosintesis. Namun demikian. Karbondioksida yang

digunakan oleh sebagian besar tumbuhan untuk fotosintesis

persentasenya hanya 0,04% dari udara kering. Selain itu,

karbondioksida juga diperlukan dalam menjaga suhu permukaan bumi

agar tetap hangat karena perannya sebagai gas rumah kaca yang

dominan.

7

Bagian terbesar dari karbon yang berada di atmosfer Bumi adalah

gas karbon dioksida (CO2). Meskipun jumlah gas ini merupakan bagian

yang sangat kecil dari seluruh gas yang ada di atmosfer (hanya sekitar

0,04% dalam basis molar, sekarang ini sedang mengalami kenaikan),

gas ini berperan penting dalam menyokong kehidupan. CO2 berperan

sebagai penyusun gas rumah kaca. Dimana telah disebutkan

sebelumnya bahwa gas rumah kaca akan menjaga temperatur bumi agar

kehidupan diatasnya bisa berlangsung. CO2 dapat melewatkan sinar

tampak (cahaya), tetapi menahan sinar inframerah (panas). Hal ini

dikenal sebagai efek rumah kaca (green house effect). Jadi, gas rumah

kaca di udara menahan radiasi panas dari Matahari maupun radiasi

panas yang dipancarkan Bumi, kemudian meradiasikannya kembali

sebagian ke Bumi. Sistem inilah yang mengatur suhu di permukaan

Bumi yang menjadi faktor yang memungkinkan adanya kehidupan.

e. Neon (Ne)

Neon adalah gas atmosfer langka, tidak beracun serta bersifat inert.

Neon tidak menimbulkan ancaman bagi lingkungan karena tidak

membentuk senyawa kimia dengan unsur lain. Ne di atmosfer dapat

mengurangi tegangan listrik yang ditimbulkan akibat adanya petir.

f. Helium

Helium merupakan gas yang ringan dan tidak mudah terbakar. Helium

di atmosfer sebagai zat pendingin karena memiliki titik uap yang sangat

rendah. Helium yang tidak reaktif akan berfungsi sebagai pendingin untuk

bumi saat sinar matahari yang panas akan memasuki atmosfer bumi. Atau

dengan kata lain helium berfungsi sebagai penyaring panas di atmosfer.

8

g. Ozon (O3)

Ozon tertumpu di bawah stratosfer di antara 15 dan 30 km di atas

permukaan bumi yang dikenal sebagai 'lapisan ozon'. Ozon dihasilkan

dengan pelbagai persenyawaan kimia, tetapi mekanisme utama

penghasilan dan perpindahan dalam atmosfer adalah penyerapan tenaga

sinar ultraviolet (UV) dari matahari.

Ozon (O3) dihasilkan apabila O2 menyerap sinar ultraviolet pada jarak

gelombang 242 nanometer dan disingkirkan dengan fotosintesis dari sinar

bagi jarak gelombang yang besar dari 290 nm. O3 juga merupakan

penyerap utama sinar UV antara 200 dan 330 nm. Penggabungan proses-

proses ini efektif dalam meneruskan kekonstanan bilangan ozon dalam

lapisan dan penyerapan 90% sinar UV. Ozon amat mengkikis dan

dipercayai sebagai bahan beracun dan bahan cemar biasa. Ozon

mempunyai bau yang tajam, menusuk hidung.

h. Hidrogen (H2)

Hidrogen sangatlah mudah terbakar di udara bebas. Gas hidrogen

sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah

4% H2 di udara bebas. Entalpi pembakaran hidrogen adalah -286

kJ/mol. Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia:

2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + 572 kJ (286 kJ/mol)

Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan,

hidrogen meledak seketika disulut dengan api dan akan meledak

sendiri pada temperatur 560 °C Lidah api hasil pembakaran hidrogen-

oksigen murni memancarkan gelombang ultraviolet dan hampir tidak

terlihat dengan mata telanjang. Oleh karena itu, sangatlah sulit

mendeteksi terjadinya kebocoran hidrogen secara visual. Karakteristik

lainnya dari api hidrogen adalah nyala api cenderung menghilang

dengan cepat di udara, sehingga kerusakan akibat ledakan hidrogen

lebih ringan dari ledakan hidrokarbon. H2 bereaksi secara langsung

9

dengan unsur-unsur oksidator lainnya. Ia bereaksi dengan spontan dan

hebat pada suhu kamar dengan klorin dan fluorin, menghasilkan

hidrogen halida berupa hidrogen klorida dan hidrogen fluorida.

i. Kripton (Kr)

Walaupun jejak krypton ditemukan dalam berbagai mineral,

sumber krypton yang paling utama adalah atmosfer bumi. Udara juga

sebagai sumber yang paling utama untuk gas mulia lain, kecuali helium

(yang diperoleh dari gas alam) dan Radon (yang diperoleh dari

pembusukan gas radioaktif), Krypton juga dapat diperoleh dari

pembelahan uranium. Kripton bersama argon digunakan sebagai pengisi

lampu fluoresen bertekanan rendah. Kripton juga digunakan dalam lampu

mercusuar, laser untuk perawatan retina

j. Xenon (Xe)

Xenon berasal dari bahasa Yunani yang artinya asing. Xenon

merupakan gas mulia, tidak berwarna dan tidak berbau, Gas Xenon tidak

berreaksi dengan elemen lain. Xenon digunakan untuk menghasilkan

cahaya terang pada lampu shell (flash gun), pembuatan tabung elektron,

komponen reaktor nuklir. Xenon merupakan satu-satunya gas mulia yang

bersifat anestesi/membius pada tekanan atmosfer.

k. Metana (CH4)

Sebagai komponen utama gas alam, metana adalah sumber bahan

bakar utama. Pembakaran satu molekul metana dengan oksigen akan

melepaskan satu molekul CO2 (karbondioksida) dan dua molekul H2O

(air):

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

Metana adalah salah satu gas rumah kaca. Konsentrasi metana di

atmosfer pada tahun 1998, dinyatakan dalam fraksi mol, adalah 1.745

nmol/mol (bagian per miliar), naik dari 700 nmol/mol pada tahun

10

1750. Pada tahun 2008, kandungan gas metana di atmosfer sudah

meningkat kembali menjadi 1.800 nmol/mol.

11

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Atmosfer mengandung campuran gas-gas yang lebih dikenal dengan nama

udara dan menutupi seluruh permukaan bumi. Campuran gas-gas ini

menyatakan komposisi dari atmosfer bumi.

Perubahan dalam komposisi atmosfer dan rentang waktu di mana mereka

terjadi, para pendorong (buatan manusia dan alam) yang mendorong

perubahan, reaksi komponen jejak di atmosfer terhadap perubahan

lingkungan global dan dampak yang dihasilkan pada iklim, pengaruh kimia

atmosfer global dan perubahan iklim, dan kualitas udara. 

3.2  Saran

Diharapkan agar makalah ini dapat berguna bagi kami, khususnya

Mahasiswa Kesehatan Masyarakat dan berguna pula bagi pembaca 

khususnya kepada diri saya sendiri.

 

12