Polusi Udara Dari Pesawat Terbang

Polusi Udara Dari Pesawat Terbang

Polusi yang dihasilkan dari mesin-mesin terbang (exhaust gas polution) perlu diperhatikan dampak buruknya terhadap lingkungan. Meskipun “hanya” menyumbang sekitar 3% dari total polusi udara dunia tapi dengan banyaknya pesawat terbang komersial yang operasional dari hari ke hari bisa jadi angka persentase tersebut semakin meningkat. Banyak yang salah menyangka bahwa hanya lingkungan disekitar bandara saja yang terkena tapi patut diingat bahwa polusi udara yang dihasilkan dari pesawat terbang dapat mengotori atmosfir. Gas buangan dari pesawat terbang seperti karbon dioksida, oksida nitrogen, uap air dan lain-lain semakin lama semakin memperkuat kenyataan bahwa polusi udara dari pesawat terbang patut diwaspadai. Hal ini bahkan diperkuat penelitian tahun 1980-1990-an yang mengatakan bahwa oksida nitrogen atau NOx yang dihasilkan dari hasil pembuangan mesin jet dapat merusak lapisan ozon lebih parah dari pada CFC (Cloro - Fluoro - Carbon), gas yang sering dituduh sebagai perusak ozon. Bahkan beberapa ahli atmosfir yang tergabung dalam badan lingkungan hidup WWF (World Wide Fund) tahun 1991 berani berkata yang patut dijadikan tersangka utama semakin melebarnya lubang ozon adalah polusi NOx dari sistem transportasi udara. Mengapa? Tidak lain karena NOx secara kimiawi dapat mengurai ozon dengan bantuan sinar ultraviolet matahari dan emisi gas buangan pesawat ini banyak terdapat di ketinggian jelajah pesawat (10-12 km) sehingga makin mudah saja mengurai ozon (O3) menjadi oksigen (O2) yang tidak bisa berbalik lagi menjadi ozon. Illustrasi Perusakan Ozon oleh Nitrogen Oksida di Atmosfir. Ahli klimatologi banyak yang mendukung penelitian WWF ini mengingat sifat CFC yang memang betul gas ini dapat bereaksi dengan O3 tapi dalam kenyataannya gas ini terlalu berat untuk mencapai batas troposfir-stratosfir. Bahkan menurut penelitian WWF lagi, emisi NOx memberikan kontribusi dalam pemanasan global sebesar 5-40% yang jelas-jelas sangat mengejutkan karena sama sekali tak diperhitungkan dalam daftar penyebab efek rumah kaca (pemanasan global) yang telah dikenal luas seperti CFC, CO2, dan SO2. Selain itu tahun 1999, IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) mengeluarkan laporan dan diantara poin-poin yang terpenting adalah : Lalu lintas penerbangan komersial di seluruh dunia diprediksi meningkat menjadi 5% sampai tahun 2015 dimana kebutuhan konsumsi bahan bakar naik menjadi 3%. Perbedaan angka ini disebabkan karena adanya peningkatan teknologi mesin yang semakin efisien. Tahun 1992, penerbangan komersial menyumbang sekitar 3.5% dari seluruh polusi udara yang dihasilkan dari aktivitas manusia yang menyebabkan efek rumah kaca. Pesawat terbang menghasilkan 2% total produksi emisi karbon dioksida (CO2) per tahun, atau sebanyak 13% dari emisi CO2 yang dihasilkan dari seluruh kendaraan. Diproyeksikan naik menjadi 3% sampai tahun 2050. Laporan ini juga mencatat bahwa CO2 tetap berada di lingkungan atmosfir selama setidaknya 100 tahun sehingga efeknya kumulatif. Emisi dari Nitrogen Oksida (NOx) dari pesawat subsonik diprediksi akan meningkat sebesar 6% sejak tahun 1992. Sehingga diproyeksikan naik menjadi 13% pada tahun 2050. Jejak asap pesawat terbang (contrails) dari exhaust menghasilkan uap air (H2O dan Hidrokarbon) telah menutupi sekitar 0.1% permukaan bumi sejak 1992. Diperkirakan akan meningkat setidaknya 0.5% di tahun 2050. Jejak asap ini dapat bertahan di lingkungan atmosfir dan secara langsung mempengaruhi efek rumah kaca. Selain itu jejak asap memberikan kontribusi peningkatan terjadinya awan cirrus yang dapat menutupi sekitar 30% permukaan bumi Laporan ini memang memperlihatkan detail-detail yang lebih baru tapi sayangnya memang tidak ditujukan untuk menekan atau merekomendasikan badan penerbangan yang terkait untuk mengatasi polusi udara pesawat terbang. Bagaimana-pun laporan ini menyediakan pemahaman yang lebih baik mengenai emisi yang dihasilkan dan pengaruhnya terhadap kondisi atmosfir, ozon dan juga radiasi ultraviolet terhadap permukaan bumi. Kontribusi mesin pesawat terbang terhadap pemanasan global dapat diminimalisir melalui kontrol terhadap emisi CO2 (dengan mengurangi pembakaran atau efisiensi pembakaran). Sebagai catatan emisi NOx , CO2 dan H2O yang merupakan emisi utama yang dihasilkan oleh mesin turbin jet pesawat, sedangkan karbon monoksida dan hidrokarbon yang tak terbakar merupakan emisi kedua. Peranan ICAO ICAO (International Civil Aviation Organization) sebagai badan yang bertanggung jawab terhadap penerbangan sipil jelas tidak menutup mata akan hal ini. Selain peraturan pembatasan kebisingan/noise limit, ICAO juga membuat peraturan guna mendukung pengurangan emisi gas buang dari pesawat terbang. Dimulai tahun 1982 dengan dibuatnya peraturan dalam Volume II Annex 16 Konvensi Penerbangan Sipil yang mengatur pembatasan hasil pembakaran mesin jet saat take off dan landing lewat sertifikasi engine. ICAO bahkan telah melangkah lagi dengan membentuk panitia khusus Committee on Aviation Environmental Protection (CAEP) yang tugasnya untuk melindungi kerusakan lingkungan hidup yang ditimbulkan oleh penerbangan, telah memberikan kebijakan-kebijakan pada industri pembuatan pesawat terbang sipil. Hasilnya ICAO berdasarkan rekomendasi CAEP plus tekanan publik/kaum enviromentalis melakukan peraturan lebih ketat lagi terhadap Annex 16 yang isinya mengurangi 20% dari emisi gas buang NOx yang keluar dari exhaust. Bahkan dalam sidang ketiga CAEP tahun 1995 semakin ketat menjadi pengurangan sebesar 16% saja (dan diharapkan dapat terpenuhi tahun 2007). Kebijakan ini sebagai kontribusi dari dunia penerbangan sipil terhadap Konvensi Iklim Global di Kyoto, Jepang, tahun 1997, yang mentargetkan pengurangan lima persen efek rumah kaca, terutama yang ditimbulkan oleh CO2, NOx, dan gas metan dalam periode 2008-2012. CAEP juga melakukan peraturan baru nantinya, berdasarkan emisi saat penerbangan jelajah dan produktifitas pesawat terbang. Ini juga termasuk didalamnya managemen dan operasional lalu lintas udara di bandara. Kemajuan Teknologi Mesin Ambisi pengurangan kadar polusi sebenarnya sangat didukung kemajuan teknologi mesin tentu saja dalam hal ini mesin turbofan. Mesin untuk pesawat komersial produksi saat ini memiliki efisiensi konsumsi bahan bakar sekitar 70% lebih baik (lagi-lagi berkat teknologi high by pass ratio) daripada yang diproduksi 40 tahun yang lalu (era deHavilland Comet). Di jamannya pure turbojet dan low by pass engine, pesawat komersial selain bising juga meninggalkan kuantitas asap hasil pembakaran yang cukup tinggi khususnya saat take off. Selain perkembangan teknologi turbofan yang pesat, produsen mesin terkemuka seperti General Electric (GE) telah menggunakan teknologi Double Annular Combustors (DAC) pada mesin turbofan produksinya, meskipun diakui kompleks tapi dapat mengurangi emisi khususnya NOx dan diharapkan mencapai target yang ditetapkan CAEP di tahun 2012 atau 2015. Desain DAC dihasilkan dari penelitian GE Energy Efficient Engine pada tahun 1978-1983. Turbofan pertama berteknologi DAC adalah CFM56-5B/2 yang dipasang pada Airbus A320 milik Swiss Air di bulan Januari 1995. Sejak itu mesin berteknologi DAC telah dipakai oleh lebih dari 180 unit Airbus dan generasi terbaru Boeing 737. Menariknya konsumen mesin ini kebanyakan dari operator asal Eropa dimana peraturan polusi udara paling ketat bahkan sampai dikenai pajak seperti di Zurich International Airport (dimulai sejak 1997). CFM bahkan berani mengklaim berdasarkan pengalaman operator Eropa tersebut mesinnya ini mengurangi emisi NOx sebesar 37-46%, jauh lebih baik dari standar ICAO. Dari DAC ini dibuatlah pengembangannya yaitu pre-mix combustor concept yang dikenal sebagai Twin Annular Pre-Swirl (TAPS). Meskipun masih dalam tahap pengembangan tapi GE tetap optimis bukan hanya pengurangan kadar NOx saja tapi juga CO2 dan hidrokarbon sampai lebih dari 50%! Teknologi NASA Selain GE, Pratt & Whitney bekerja sama dengan Badan Penerbangan dan Antariksa Amerika (NASA) telah membuat program "Green Engine" lewat teknologi Ultra Engine Technology (UEET) dan Turbomachinery & Combustion Technology (TCT) dengan target pengurangan polusi udara sampai 60% dan hemat energi sampai 25% pada tahun 2007. Sebelum itu dilaksanakan P&W telah membuat program permulaan pada  desain combustion yang bernama Technologically Affordable Low NOx (TALON) mulai diterapkan pada model PW4000. Resep engine P&W ini adalah dengan mendesain ulang fuel injectors yang akan mempercepat pencampuran udara dan bahan bakar di dalam ruang pembakaran. Generasi kedua TALON II diharapkan dapat mengurangi emisi NOx sampai 23% lebih baik dari generasi I dan untuk selanjutnya dapat mengurangi emisi CO2 sampai 10% dan hidrokarbon sampai 63%. NASA memang mentargetkan pengurangan emisi CO2 dan NOx sebagai program UEET guna  meluncurkan proyek Advanced Subsonic Transport dan proyek mesin berkecepatan tinggi (High Speed Research Projects) yang akan beroperasi di ketinggian sangat tinggi, sehingga hasil pembakaran dari mesin tidak merusak kadar ozon di atmosfir. Target utama UEET adalah menyokong perkembangan angkutan udara tapi tanpa memberikan pengaruh buruk bagi iklim dan lingkungan hidup sekaligus peningkatan efisiensi dan pengurangan konsumsi bahan bakar lebih dari 15% serta pengurangan polusi khususnya kadar NOx sampai 70%. TCT sendiri adalah proyek pengembangan combustor untuk menyelidiki kontrol combustor aktif pararel dengan penggunaan sistem pintar Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) untuk mengatur dan memonitor pola pembakaran. Selain itu di masa depan NASA mengkonsepkan lean direct injection untuk lebih mengurangi emisi NOx. Untuk itu dikembangkan komponen fuel mixer yang kompleks dalam konstruksi berlapis-lapis/laminat. Meski diakui amat rumit tapi dalam percobaannya dapat mengurangi kadar NOx sampai 80%. Penutup Walaupun kontribusi terhadap perusakan ozon dari aktivitas penerbangan komerisal dinilai masih sangat kecil bila dibandingkan kontribusi industri dan aktivitas kendaraan darat (lihat tabel) tapi pihak terkait seperti badan dunia ICAO punya tanggung jawab penuh mengantisipasi terhadap masalah ini seperti juga pada pembatasan kebisingan (noise level). Tabel Sumber Emisi Polusi di Dunia    Kecanggihan dan kemajuan teknologi juga menyumbang kesuksesan dalam pengurangan dampak emisi yang keluar dari exhaust pesawat komersial. Sebagai masyarakat umum mungkin masih bingung mengenai istilah dan membayangkan teknologi sangat maju yang dapat meningkatkan efisiensi sekaligus dapat mengurangi kadar polusi pada mesin turbofan. Tapi segala kecanggihan ini jelas nanti akan dirasakan bagi masyarakat umum pula, polusi udara akibat angkutan udara akan semakin berkurang dan efisiensi mesin akan semakin baik yang nantinya memajukan industri angkutan udara tanpa membahayakan keadaan lingkungan hidup apalagi sampai merusak ozon.