Penghilangan Merkuri Menggunakan Biochar dan Oksida Besi: Pendekatan Efisien dan Ramah Lingkungan

Penghilangan Merkuri Menggunakan Biochar dan Oksida Besi: Pendekatan Efisien dan Ramah Lingkungan

Mercury (Hg) merupakan polutan yang sangat berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan manusia yang menjadi perhatian global. Karena sifatnya yang sangat persisten, toksisitas ekstrem, dan kemampuannya untuk mengakumulasi dalam tubuh, merkuri dapat menyebabkan berbagai gangguan serius pada ginjal dan sistem saraf. Salah satu sumber emisi merkuri yang signifikan adalah dari pembangkit listrik tenaga batu bara, yang menyumbang sekitar 65% dari emisi merkuri secara antropogenik ke atmosfer. China, sebagai negara pengonsumsi batu bara terbesar di dunia, diperkirakan mengeluarkan sekitar 25–45% emisi merkuri global setiap tahunnya. Oleh karena itu, pemerintah China telah mengeluarkan standar emisi polutan udara nasional terbaru (GB13223-2011) khusus untuk pembangkit listrik tenaga batu bara, sebagai upaya untuk melindungi masyarakat dari bahaya merkuri.

Merkuri dapat hadir dalam tiga bentuk gas selama proses penggunaan batu bara, yaitu merkuri partikulat (HgP), merkuri teroksidasi (Hg2+), dan merkuri unsur (Hg0). Di antara ketiganya, Hg0 adalah bentuk merkuri yang sulit ditangkap oleh perangkat pemurnian gas yang ada karena sifatnya yang inersia kimia dan keras kepala. Gasifikasi batu bara telah menjadi topik penelitian yang menarik belakangan ini karena kemampuannya yang luas dalam menggunakan bahan baku yang beragam, menghasilkan berbagai produk sampingan, dan memiliki perspektif lingkungan yang lebih baik dibandingkan teknik pembakaran batu bara konvensional. Namun demikian, gas sinar yang dihasilkan dari gasifikasi batu bara memiliki kandungan merkuri unsur yang tinggi (∼80 μg/m3) dibandingkan gas buang, karena suhu tinggi dan lingkungan yang lebih reduktif. Selain itu, kandungan Hg0 yang tinggi dapat mempercepat korosi pada komponen aluminium, yang pada akhirnya dapat mengakibatkan kecelakaan industri yang serius. Oleh karena itu, penghilangan Hg0 dari gas sinar memiliki tantangan tersendiri dibandingkan dengan penghilangan Hg0 dari gas buang.

Hingga saat ini, salah satu pendekatan yang umum dan layak untuk menangkap Hg0 dari gas sinar adalah dengan penyuntikan sorben hulu, dimana pemilihan sorben yang efektif dan ekonomis sangat penting. Karbon aktif (AC) telah banyak digunakan sebagai sorben untuk mengontrol polusi Hg0 dari pembangkit listrik tenaga termal. Namun demikian, biaya operasional yang tinggi, stabilitas termal yang rendah, dan kesulitan dalam daur ulang AC telah menghambat aplikasi komersialnya. Oleh karena itu, pengembangan alternatif yang lebih efisien dan ekonomis untuk penghilangan Hg0 sangat menarik untuk dijelajahi. Biomassa merupakan sumber daya yang murah dan melimpah untuk menghasilkan material karbon yang kompeten yang disebut biochar.

Biochar telah menjadi perhatian yang signifikan di seluruh dunia karena karakteristik teksturnya yang sangat baik dan afinitasnya yang tinggi terhadap polutan lingkungan. Selain itu, dalam bidang pemurnian dan penyimpanan gas, biochar merupakan material karbon yang menjanjikan. Teh merupakan minuman aromatik yang umum dikonsumsi di seluruh dunia; menurut analisis statistik, China menempati peringkat pertama di antara negara-negara pengonsumsi teh. Organisasi Pangan dan Pertanian (FAO) melaporkan bahwa sekitar 2,1 juta ton teh dikonsumsi setiap tahun oleh China, yang menyumbang 1/3 dari konsumsi teh global. Konsumsi teh yang tinggi ini menghasilkan masalah limbah teh yang besar yang perlu ditangani dengan baik. Oleh karena itu, mendaur ulang limbah teh ini menjadi biochar dapat menjadi pendekatan yang efektif dalam pengelolaan limbah dan pengembangan material alternatif untuk menghasilkan karbon aktif.

Meskipun demikian, biochar murni menunjukkan kinerja adsorpsi Hg0 yang lebih rendah dibandingkan dengan AC. Untuk mencapai tingkat adsorpsi Hg0 yang memadai, beberapa aktivator permukaan digunakan, seperti halida, sulfida, alkali, asam, dan basa. Meskipun aktivator permukaan yang beragam dapat meningkatkan efisiensi adsorpsi merkuri, proses ini seringkali melibatkan biaya tinggi dan langkah persiapan yang rumit. Selain itu, daur ulang sorben merkuri masih menjadi tantangan besar karena sorben yang tidak dapat dipisahkan dapat mencemari abu terbang dan menyebabkan bahaya re-emisi merkuri saat abu terbang tersebut digunakan kembali.

Oksida besi (Fe3O4/γ-Fe2O3) merupakan pilihan yang menonjol bagi banyak peneliti karena sifat super-paramagnetik dan SBET yang tinggi. Selain itu, oksida besi umumnya digunakan untuk adsorpsi/oksidasi katalitik berbagai polutan gas dalam lingkungan asam. Berbagai penelitian telah menunjukkan bahwa sorben yang dimodifikasi oksida besi mampu menghilangkan berbagai polutan udara dengan baik. Demikian pula, penelitian menunjukkan bahwa modifikasi Fe dapat meningkatkan efisiensi penghilangan Hg0 pada suhu tinggi dengan magnetisme yang kuat dalam gas buang. Selain itu, sifat regeneratif membuat sorben Fe dapat digunakan kembali untuk penghilangan merkuri.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

en_USEnglish