Pemanasan Global dan Pemanasan Global dan Penipisan Lapisan OzonPenipisan Lapisan Ozon

Konsekuensi dan MenghadapinyaKonsekuensi dan Menghadapinya

Agoes SoegiantoAgoes SoegiantoGuru Besar Biologi LingkunganGuru Besar Biologi Lingkungan

FSAINTEK FSAINTEK

Universitas AirlanggaUniversitas Airlangga

Pemanasan Global VS Penipisan Lapisan Ozone

Karakteristik Pemansan Global (Global Warming)

Penipisan Lapisan Ozone (Ozone Depletion)

Lapisan di atmosfer Troposphere Startosphere

Bahan (“pencemar”)yang terlibat

GRK (CO2, CH4, N2O) O3, O2, CFCs

Interaksi dengan radiasi Molekul GRK menyerap radiasi infrared dari permukaan bumi, melepaskan gel panjang (IR radiation) ke troposhere sehingga panas

95% UV dari matahari diserap ozone di stratosphere, sehingga tidak sampai ke permukaan bumi

Sumber masalah Peningkatan GRK dari bahan bakar fosil, deforestation dan pertanian

CFCs dan bahan perusak ozone

Kemungkinan dampak Perubahan iklim, peningkatan air laut, water supply, penurunan prodk pertanian

Kanker kulit, katarak mata, menurunnya kekebalan tubuh, rusaknya pertanian dan fitoplankton

Kemungkinan respon Menurunkan penggunaan bahan bakar fosil, menurunkan deforestation

Mengganti CFCs dengan bahan lain

• Perubahan iklim bukan merupakan sesuatu yang baru bagi bumi.

• Suhu permukaan dan iklim bumi telah mengalami perubahan sejak 4,7 milyar tahun lalu, kadang-kadang berubah secara gradual (ratuan sampai jutaan tahun) dan kadang sangat cepat (beberapa dekade).

• Pada 10 ribu tahun terakhir ini bumi kita mengalami keajaiban karena iklim dan suhu permukaan bumi relatif stabil.

Perubahan Iklim dan Efek Perubahan Iklim dan Efek Rumah KacaRumah Kaca

Sinar matahari (gelombang pendek) menembus atmosfer bagian bawah dan menghangatkan bumi

Sinar matahari (gelombang pendek) menembus atmosfer bagian bawah dan menghangatkan bumi

Permukaan bumi menyerap radiasi matahari yang datang dan mengubahnya menjadi panjang gelombang yang lebih panjang (inframerah, panas), dan naik ke atmosfer bagian bawah. Sebagian panas lepas ke angkasa dan sebagian diserap oleh molekul gas rumah kaca dan diemisikan sebagai radiasi inframerah, yang menghangati atmosfer bagian bawah.

Permukaan bumi menyerap radiasi matahari yang datang dan mengubahnya menjadi panjang gelombang yang lebih panjang (inframerah, panas), dan naik ke atmosfer bagian bawah. Sebagian panas lepas ke angkasa dan sebagian diserap oleh molekul gas rumah kaca dan diemisikan sebagai radiasi inframerah, yang menghangati atmosfer bagian bawah.

Jika konsentrasi gas rumah kaca meningkat, molekul gas tersebut akan mengabsorpsi dan mengemisikan lebih banyak radiasi inframerah, yang menyebabkan suhu atmosfer bagian bawah lebih panas lagi.

Jika konsentrasi gas rumah kaca meningkat, molekul gas tersebut akan mengabsorpsi dan mengemisikan lebih banyak radiasi inframerah, yang menyebabkan suhu atmosfer bagian bawah lebih panas lagi.

efek rumah kaca (greenhouse effect)

Lapisan Ozon

CO2, H2O

UV/

Vis

Spektrum Gelombang Elektromagnetik

• Dua gas rumah kaca yang memiliki konsentrasi terbanyak di atmosfer adalah 1) uap air yang dikendalikan oleh siklus hidrologi dan2) karbon dioksida yang dikendalikan oleh siklus

karbon.

• Gas rumah kaca lain yang jumlahnya lebih kecil adalah methane (CH4), N2O, CFCs, SF6, dan SF5CF3. Gas rumah kaca ini masuk ke atmosfer berasal dari sumber alam dan kegiatan manusia,

• CFCs, SF6, dan SF5CF3 berasal sepenuhnya dari kegiatan manusia

Gas Rumah Kaca (Greenhouse Gas)

Gas rumah kaca yang berasal dari aktivitas manusia Gas rumah kaca Sumber dari Manusia

Waktu Rata-rata di Troposfer

Potensi Pemanasan Relatif (dibandingan

dengan CO2)**

Karbon dioksida (CO2) Pembakaran bahan bakar fosil, khususnya batu bara (70-75%), deforestation, dan kebakaran hutan (20-25%)

50-500 tahun 1

Methane (CH4) Sawah padi, perut ternak dan rayap, landfills, produksi batu bara, kebocoran pipa gas

9-15 tahun 24

Nitrous oxide (N2O) Pembakaran bahan bakar fosil, pupuk, limbah ternak, produksi nylon

120 tahun 360

Chlorofluorocarbons (CFCs)*

Air conditioners, refrigerator, plastic foam

11-20 tahun (65-110 tahun di

stratosfer)

1500-7000

* Penggunaan CFC sudah dilarang, tetapi untuk membersihkannya dari lapisan ozon membutuhkan 50-100 tahun

** Potensi pemanasan relatif untuk SF5CF3 adalah 18000 kali dari CO2, dan molekul SF5CF3 akan tinggal selama

1000 tahun di troposfer

Semua Aktivitas Manusia di Semua Belahan Bumi Menyumbang Global Warming

Energy supply

0

1

2

3

4

5

6

7GtCO2-eq

Transport Buildings Industry Agriculture Forestry Waste

Non-OECD/EI TEITOECDWorld total

US$/tCO2-eq

IPCC, 2007

National anthropogenic emissions of greenhouse gases

Mt CO2 equivalent (excluding forestry/land-use change), 2004

Australia 528Canada 758France 562Italy 582Netherlands 218Poland 388Spain 427Ukraine 413United Kingdom665United States 6067

http://unfccc.int/resource/docs/2006/sbi/eng/26.pdf

Apakah Manusia Mempengaruhi Pemanasan Global ?

• penggunaan bahan bakar fosil, penggunaan bahan bakar fosil, yang melepaskan sejumlah besar yang melepaskan sejumlah besar gas rumah kaca (CO2 dan CH4) ke gas rumah kaca (CO2 dan CH4) ke dalam troposfer;dalam troposfer;

• pembabatan hutan dan pembabatan hutan dan pembakaran padang rumput untuk pembakaran padang rumput untuk pembukaan lahan pertanian, yang pembukaan lahan pertanian, yang melepaskan CO2 dan N2O ke melepaskan CO2 dan N2O ke dalam atmosfer;dalam atmosfer;

• pertanian padi dan penggunaan pertanian padi dan penggunaan pupuk anorganik, yang pupuk anorganik, yang melepaskan N2O ke dalam melepaskan N2O ke dalam troposfer.troposfer.

Sejak dimulainya revolusi industri Sejak dimulainya revolusi industri (1950), terjadi peningkatan :(1950), terjadi peningkatan :

Peningkatan kadar gas rumah kaca

dalam troposfer 1860 -1999 (IPCC)

Peningkatan kadar gas rumah kaca

dalam troposfer 1860 -1999 (IPCC)

Nitrous Oxide (N2O)

1950 an

Suhu rata-rata atmosfer dekat permukaan bumi meningkat

Suhu rata-rata atmosfer dekat permukaan bumi meningkat

GLOBAL WARMING

GLOBAL WARMING

Perubahan temperatur permukaan bumi antara tahun 1900 dan 2000 serta proyeksinya selama abad

21

• Peningkatan suhu dan mencairnya es dan mengapungnya es di kutub bumi.

• Berkurangnya lapisan es pada puncak pegunungan Alpen, Andes, Himalaya, dan Cadcades of Washington.

• Bermigrasinya beberapa ikan iklim hangat ke arah utara.

• Bleaching (pemutihan) terumbu karang di daerah tropis oleh adanya air yang lebih hangat.

Bleaching coral

Healthy coral

Tanda-tanda lain bahwa troposfer mengalami pemanasan selama dekade ini adalah:

The Earth is de-glaciating

Dampak Perubahan Iklim yang Cepat

Number of people at risk from coastal flooding by the 2080s

AAAS, Seattle, 13 February 2004

David A Warrilow

Miami

Heat-wave deaths in France August 2003

WHO (2004)

Ecological thresholds

More than a million species committed to extinction by 2050?

Upaya Memperlambat Terjadinya

Global Warming

Emisi CO2 yang Dihasilkan oleh Berbagai Bahan Bakar

Dalam persen emisi yang dihasilkan

batubara

Apa yang Sudah Dilakukan?

• Earth Summit 1992 Rio de Janeiro, 106 negara menandatangani Convention on Climate Change untuk mengurangi gas rumah kaca di bawah level 1990. Sebagian besar negara tidak dapat mencapai tujuan ini pada tahun 2000.

• Protokol Kyoto, Desember 1997, tujuan memperlambat Global Warming ditandatangani 160 negara, USA-Australia-Kazakhstan tidak ikut. – 38 negara maju diminta menurunkan gas rumah kaca 5,2% di bawah level

1990, antara 2008-2012.– Negara berkembang tidak perlu menurunkan gas rumah kaca (Termasuk

China dan India sebagai negara potensial penyumbang gas rumah kaca)

• Tahun 2000, beberapa perusahaan minyak dan automobile USA keluar dari koalisi menolak Global Warming. – Global warming mempunyai risiko lingkungan yang perlu diperhatikan– Dengan menurunkan gas rumah kaca, malah akan merangsang

pertumbuhan ekonomi USA dan menciptakan lapangan kerja baru.

• Tahun 2007, perjanjian berikutnya.

Memulai dari Diri Sendiri EASY ENERGY-SAVING HABITS

• Unplug peralatan elektronik jika tidak digunakan

• Buat komputer pada posisi Sleep and Hibernate

• Gunakan peralatan rumah tangga dan kantor hemat energi

• Matikan lampu, AC saat meninggalkan ruang

• Gunakan mobil hemat energi: 20 mil/gallon mengemisikan 50 ton CO2 (selama lifetime)

• Drive smart. Mesin di tuned up dan tekanan angin ban dijaga. Dapat meningkatkan efisiensi penggunaan bahan bakar

• Drive less. Jika mungkin pilih : public transit, biking, walking, carpooling.

• Ganti lampu bulbs dengan compact fluorescent bulbs.

• Beli barang dengan clean energy certificates: "wind certificates" or "green tags"

• Tanam pohon

Menipisnya Menipisnya Lapisan Ozon Lapisan Ozon di Stratosferdi Stratosfer

Proses Pembentukan Ozon di Stratosfer

NOx VOC

O O2

O3

Proses Pembentukan Ozon di Troposfer

“Bad” Ozone

Kesehatan, Tanaman, Benda

• Menipisnya lapisan ozon, diawali dengan ditemukan chloroflourocarbon (CFC) oleh Thomas Midgley Jr., ahli kimia dari General Motors tahun 1930.

• Selanjutnya turunan CFC diproduksi, dua yang paling luas penggunaannya adalah CFC-11 (trichlorofluoromethane, CCl3F) dan CFC-12 (dichlorodifluoromethane, CCl2F2) yang diberi nama perdagangan freon.

• Karena bahan kimia ini mempunyai sifat sangat stabil (tidak reaktif), tidak berbau, tidak mudah terbakar, tidak toksik, dan tidak korosif, maka dinamakan dream chemical.

DREAM CHEMICAL PERUSAK OZON

• Antara tahun 1960 sampai 1990, produksi CFC meningkat sangat tajam.

• Karena murah dalam memproduksinya, bahan kimia ini menjadi sangat populer sebagai: – 1) pendingin air conditioner dan refrigerator

(menggantikan sulfur dioksida dan ammonia yang toksik), – 2) propellant dalam tabung aerosol spray, – 3) pembersih bagian elektronik seperti komputer, – 4) penyeteril peralatan rumah sakit, – 5) fumigant pada kapal kargo, dan – 6) gelembung pada busa plastik yang digunakan untuk

pembungkus dan penahan panas.

Produksi dan Pemanfaatan CFCs

Produksi Dunia CFCs

• Tahun 1974, dua ahli kimia dari University of California-Irvine, Sherwood Rowland dan Mario Molina, melaporkan bahwa CFCs dapat menurunkan konsentrasi ozon di stratosfer.

• Sejumlah besar CFCs yang telah dilepas ke dalam troposfer, berasal dari: – a) CFCs yang digunakan sebagai propellant dalam kaleng

spray, – b) bocor dari refrigerator dan air conditioner dan – c) produksi dan pembakaran produk plastic foam, dll.

• CFCs tetap tinggal di troposfer, karena ia tidak dapat larut dalam air dan secara kimiawi tidak reaktif,

• Lebih kurang 11-20 tahun konsentrasi mereka meningkat di dalam stratosfer melalui konveksi, random drift, dan percampuran turbulent dalam troposfer.

KINI CFCs MENJADI NIGHTMARE

• Dalam stratosfer, molekul CFC pecah di bawah Dalam stratosfer, molekul CFC pecah di bawah pengaruh radiasi energi tinggi UV. Reaksi ini pengaruh radiasi energi tinggi UV. Reaksi ini akan melepaskan atom klorin yang sangat akan melepaskan atom klorin yang sangat reaktif, kemudian memecah O3 yang sangat reaktif, kemudian memecah O3 yang sangat reaktif ke dalam O2 dan O dalam rantai siklik reaktif ke dalam O2 dan O dalam rantai siklik reaksi kimia. Hal ini menyebabkan ozon dalam reaksi kimia. Hal ini menyebabkan ozon dalam berbagai bagian stratosfer lebih cepat rusak.berbagai bagian stratosfer lebih cepat rusak.

• Setiap molekul CFC dapat tinggal di stratosfer Setiap molekul CFC dapat tinggal di stratosfer antara 65-385 tahun. Selama waktu itu, setiap antara 65-385 tahun. Selama waktu itu, setiap atom klorin yang terlepas dari molekul CFC atom klorin yang terlepas dari molekul CFC dapat merubah sampai 100000 molekul O3 dapat merubah sampai 100000 molekul O3 menjadi O2menjadi O2

Diagram: CFCs perusak ozon

Total ozone pada Oktober 1956-1999 di stasiun Antartika

Awal Produksi

CFCs

16 tahun

15 tahun

CFCs tinggal di troposfer 11-20 tahun, di stratosfer 50-100 tahun

Konsentrasi normal ozon

Distribusi Lapisan Ozon di Antartika

Distribusi Lapisan Ozon di Artik

Luas area penipisan lapisan ozon di Antartika antara bulan Sept-Okt, dari tahun 1979 - 1999

Variasi Ozon di Antartika, 1997

Musim dingin

Musim semi

PSCs: Polar Strastopheric Clouds

PSCs

Proyeksi Menipisnya Lapisan Ozon 2010 - 2019

Penipisan ozon ≥ 54%

Penipisan ozon 18-30%

Penipisan ozon 6-12%

MaretSeptember

Musim Semi/Panas

Proyeksi Konsentrasi Bahan Perusak Ozon di Stratosfer, dalam 3 Skenario

• berbahaya bagi kesehatan manusia: menyebabkan katarak, kanker kulit;

• menekan sistem kekebalan, sehingga tubuh lebih rentan terhadap infeksi penyakit;

• meningkatkan terjadinya hujan asam dan photochemical smog di troposfer;

• menurunkan produksi hasil pertanian;• menurunkan produktivitas hutan, sehingga merangsang

terjadinya pemanasan global karena tanaman hutan tidak dapat menyerap CO2;

• mendegradasi berbagai material seperti cat, plastik, patung, dan lain lain;

• menurunkan produktivitas fitoplankton, sehingga merangsang terjadinya pemanasan global karena fitoplankton tidak dapat menyerap CO2, dan menurunkan produksi hasil laut.

Menipisnya lapisan ozon di stratosfer dapat menyebabkan radiasi UV sampai ke permukaan bumi, akibatnya:

Peran Ozon Sebagai Tabir UV

Struktur kulit manusia dan tiga jenis kanker kulit yang disebabkan radiasi UV

Australians suffer the highest rates of skin cancer in the world. Each year, around 1,200 Australians die

Bagaimana Kita Melindungi Bagaimana Kita Melindungi Lapisan Ozon ?Lapisan Ozon ?

Apa yang sudah dilakukan?• Montreal Protocol (1987)

CFCs (11, 12, 113, 114, 115): Phase down 1986 levels by 20% by 1994; 50% by 1999.

• London Amendment (1990)CFCs 13, 111, 112, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217: Phase down 1989 levels 20% by 1993; 85% by 1997; 100% by 2000.Halons (1211, 1301, 2402): Phase down 1986 levels 50% by 1995; 100% by 2000.Carbon Tetrachloride: Phase down 1989 levels 85% by 1995; 100% by 2000.

• Copenhagen Amendment (1992)CFCs: phase out by 1995Halons: phase out by 1993Carbon Tetrachloride: phase out by 1995HCFCs: phase down 1989 levels 35% by 2004; 90% by 2019; 100% by 2029.

• The Montreal Protocol has been further adjusted in Vienna (1995), Montreal (1997) and most recently in Beijing (1999). The Beijing Amendment (1999) has introduced a freezing of HCFC production by 2003.

• An international fund was therefore established to help developing countries introduce new and more environmentally friendly technologies and chemicals.

Mengembangkan Bahan Pengganti CFCsJenis bahan kimia Prospek Hambatan/Kendala

Hydrochlorofluorocar-bons (HCFCs)

Lebih cepat terurai (2-20 tahun). 90% tidak berbahaya bagi lapisan ozon. Dapat digunakan dalam aerosol spray, refrigeration, air conditioning, foam, cleaning agent.

Merupakan gas rumah kaca.Dapat menurunkan ozon, terutama jika digunakan

dalam jumlah besar. Efek terhadap kesehatan belum diketahui. Mahal. Efisiensi energi lebih rendah dalam penerapan. Dapat berubah menjadi trifluoroacetate (TFA) yang dapat mengganggu pertumbuhan tanaman di wetland.

Hydrofluorocarbons (HFCs) Lebih mudah terurai (2-20 tahun). Tidak mengandung klorin yang dapat merusak ozon. Dapat digunakan dalam aerosol spray, refrigeration, air conditioning dan insulating foam.

Petensial menjadi gas rumah kaca. Mahal. Belum diketahui daya racun dan flammability nya. Dapat terurai menjadi TFA yang dapat dapat mengganggu pertumbuhan tanaman di wetland. Efisiensi energi lebih rendah dalam penerapan. Produksi HFC-134a, pengganti bahan pendingin,menghasilkan jumlah yang sama dengan methyl chloroform, bahan yang dapat menurunkan ozon

Hydrocarbon (HCs) seperti propane dan butane

Murah dan mudah didapat. Dapat digunakan dalam aerosol spray, refrigeration, foam, cleaning agent. Tidak perlu dipatenkan. Dapat dibuat secara lokal di negara sedang berkembang.

Beracun dan dapat terbakar bila lepas. Dapat meningkatkan ground-level air pollution.

Ammonia Alternatif yang sederhana bagi refrigerator, digunakan secara luas sebelum ditemukan CFCs.

Toksik bila terhirup. Harus ditangani secara hati-hati.

Air dan uap air Efektif untuk operasi pembersihan dan mensterilkan alat-alat medikal.

Menimbulkan pencemaran air dan harus diolah.

Terpenes (dari lemon dan buah jeruk lainnya)

Efektif untuk membersihkan bagian-bagian elektronik

Tidak ada

Helium Pendingin efektif untuk refigerator, freezer, dan air conditioner.

Gas yang langka ini menjadi tambah langka jika penggunaannya dalam jumlah besar. Sebagai pendingin hanya dibutuhkan dalam jumlah sedikit.

Terima KasihTerima KasihSemoga BermanfaatSemoga Bermanfaat