PENERAPAN TEKNOLOGI PRODUKSI BERSIH PADA INDUSTRI ELEKTROPLATING PDF

Preview

Summary

PENERAPAN TEKNOLOGI PRODUKSI BERSIH PADA INDUSTRI ELEKTROPLATING Generousdi (1), Rodesri Mulyadi (2) (1) Dosen Kopertis Wilayah X, Dpk Akatel Jambi (2) Dosen Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang. ABSTRAK Industri berbasis logam seperti elektroplating cenderung menimbulkan masalah lingku...

Description

PENERAPAN TEKNOLOGI PRODUKSI BERSIH PADA INDUSTRI ELEKTROPLATING Generousdi (1), Rodesri Mulyadi (2) (1)

(2)

Dosen Kopertis Wilayah X, Dpk Akatel Jambi Dosen Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang. ABSTRAK

Industri berbasis logam seperti elektroplating cenderung menimbulkan masalah lingkungan, baik berupa masalah pencemaran tanah, udara, maupun air. Permasalahan ini perlu segera ditangani dengan teknologi produksi bersih bagi sumber polutan. Prinsip penerapan produksi bersih adalah mereduksi limbah yang terbentuk atau mencegah timbulnya limbah pada sumbernya. Industri elektroplating berpeluang untuk menerapkan teknologi produksi bersih, yang meliputi: persiapan permukaan, pelapisan listrik, pembilasan, daur ulang serta housekeeping dan manajemen. Program produksi bersih dapat dikatakan berhasil apabila memenuhi beberapa persyaratan yaitu, adanya kesadaran dan partisipasi karyawan, peningkatan prosedur operasi, pelatihan dan penjadualan serta proses. ABSTRACT Industry of metal finishing like electroplating has an impact on the environment, as pollution of soil, air and water. This problem has to handle with treatment of cleaner technology to source of pollutant. Principles of cleaner production are reduction the pollutant or prevention the pollutant on the source. Industry of electroplating has an opportunity to apply technology of cleaner production as preparation of the surface, electroplating, rinsing, recycling, housekeeping and management. Cleaner production programme can succeed if consciousness and participation of functionary, rising of operation procedure, training, scheduling and processing. Keywords: cleaner production, electroplating 1. PENDAHULUAN Penerapan prinsip-prinsip teknologi produksi bersih merupakan upaya mengurangi beban biaya untuk memenuhi peraturan pengelolaan lingkungan, karena jumlah limbah yang mungkin terbentuk relatif berkurang dari jumlah limbah apabila tidak menerapkannya. Dalam banyak contoh biaya pengelolaan limbah dapat dieliminasi dengan diterapkannya teknologi produksi bersih. Pengurangan limbah melalui teknologi produksi bersih juga dapat meningkatkan produksi serta meningkatkan daya saing industri. Penerapan produksi bersih di Indonesia dalam rangka meningkatkan daya saing industri juga berlaku untuk jenis industri elektroplating. Dalam proses produksinya, jenis industri ini selain menghasilkan limbah yang berupa logam berat (heavy metal) juga menghasilkan limbah B3. Untuk meminimisasi terjadinya pencemaran lingkungan, industri elektroplating seyogyanya menerapkan produksi bersih, sehingga efisiensi dan efektifitas dalam proses produksinya dapat dioptimalkan. Industri yang menghasilkan peralatan rumah tangga seperti kompor, lampu, berbagai bentuk ember, panci, sendok dan sebagainya, lebih dari 90 % bahan bakunya adalah logam berbentuk plat. Besi berbentuk plat tersebut dipotong baik dengan alat mekanis

maupun dengan cara dipanasi, lalu dibentuk dengan cara dipress sesuai dengan matras yang sudah ditentukan. Setelah itu logam besi dipoles secara bertingkat (dari mesin polish yang paling kasar untuk membuang kerak besi hingga yang mesin polish yang paling halus) sehingga didapatkan hasil polesan yang halus dan mengkilat. Proses selanjutnya adalah pelapisan baik menggunakan teknologi elektroplating (lapis nikel ataupun nikel-krom) atau dicat menggunakan serbuk enamel. Proses pelapisan yang umumnya dikerjakan terhadap logam adalah pelapisan dengan menggunakan bahan kimia dari garam-garam pelapis, misalnya : Cuprous Cyanide, Nikel Sulphat, Nikel Clorida, Chromic Acid, dan sebagainya (Polution Control Facilities For Small Electro Plating Plants). Pelapisan ini dilakukan secara bertingkat untuk menekan biaya produksi mengingat bahan pelapis ini sangat mahal dan kadang-kadang harus didatangkan dari luar negeri. Umumnya sebelum dilapis benda kerja dibebaskan dari minyak lemak yang menempel padanya. Disini diperlukan larutan yang bersifat basa. Setelah bersih kemudian benda kerja dicuci dengan menggunakan asam dan kemudian masuk ke unit pelapisan. Lapisan pertama adalah lapisan tembaga dengan diri benda kerja setelah dicelup akan berwarna kemerahan. Lapisan kedua adalah lapisan nikel yang berwarna putih, kemudian lapisan terakhir adalah lapisan

Jurnal Teknik Mesin

Vol. 2, No 1, Juni 2005

khrom yang berwarna putih mengkilat dan mempunyai daya tahan yang baik terhadap korosi. Warna khrome yang mengkilat juga akan menambah daya tarik tersendiri bagi para konsumen. Saat ini pemerintah melalui industri membuat rambu-rambu yang harus kalangan industri. Baku mutu limbah elektroplating yang dibuat pemerintah pada “Tabel (1)”.

terkait telah ditaati oleh daur industri dapat dilihat

Tabel 1 Baku mutu Limbah cair untuk Industri Elektroplating Baku Mutu Limbah Cair Untuk Industri Elektroplating. Volume AirLimbah Maximum Per Satuan Pruduk: 50 L / M2 produk yang dilapisi No

Parameter

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. PH

Tss CN Cr+6 Cr total Cu Zn Ni Cd Pb

Kadar Maksimum (mg / 1 ) 20 0,2 0,1 0,5 0,6 1,0 1,0 0,05 0,1

Beban Maksimum (gr / M2 ) 1 0,01 0,005 0,025 0,030 0,050 0,050 0,0025 0,05 6-9

(Sumber: Keputusan Gubernur KDH Tk. I Jawa Timur, Nomor: 136 tahun 1994)

Produsen sendiri harus selalu proaktif dalam menangani masalah pencemaran ini dengan komitmen produksi yang berwawasan lingkungan. Usaha yang dapat dilakukan, antara lain adalah membentuk atau menambah tugas/tanggung jawab divisi Research and Development (R & D) yang selain untuk melakukan pengembangan proses tetapi juga untuk melakukan penelitian atau rekayasa mendaur ulang / treatment hasil samping industrinya. Selain itu juga dapat bekerjasama dengan instansi yang diberi kewenangan atau yang mempunyai kemampuan dalam menangani hal tersebut. Proses pelapisan dengan proses elektroplating yang bertujuan untuk mempertahankan bentuk dan menjaga keawetan produk dihasilkan limbah cair yang banyak mengandung unsur-unsur berbahaya seperti disebutkan diatas yakni unsur Cu, Ni dan Cr, CN, Zn dan sebagainya. Unsur-unsur ini dikenal sebagai unsur B-3 (Beracun dan Berbahaya), karena unsur ini bersifat karsinogenik [3]. Unsur-unsur tersebut harus dipisahkan dengan cara diikat menggunakan bahan kimia lain/koagulan sehingga akan berbentuk sebagai hidroksida dan kemudian diendapkan dengan penambahan flokulan. Misalnya chrom bervalensi enam yang sangat berbahaya harus dirubah menjadi chrom bervalensi tiga. Proses reduksi ini dapat dilakukan misalnya dengan Sodium Meta Bisulfat dengan dosis dan kondisi tertentu mengikuti reaksi / (Cahyono, 2003):

ISSN 1829-8958

2H2CrO4 + 3H2SO3 + 2H2SO4 Cr2(SO4)3 + 3NaHSO4 + 5 H2O. Unsur-unsur kimia yang lain dapat diendapkan dengan prinsip yang sama. Pengendapan ini berlangsung lamban dan hal inilah yang menyebabkan kebutuhan lahan semakin besar. Hal tersebut dapat dihindari jika diterapkan proses filterisasi bertekanan pada air limbah. Pendangkalan sungai sekitar lokasi pabrik dapat terjadi bila air limbah yang telah ditreatmen langsung dibuang ke badan air penerima tanpa melalui tahap filterisasi hal ini sering dilakukan oleh perusahaan yang kehabisan lahan untuk tempat penampungan lumpur. Selain polutan tersebut diatas, limbah cair industri logam biasanya juga mengandung minyak solar/IDO. Minyak dan lemak tersebut juga harus dipisahkan dahulu secara proses fisika saja atau dengan bahan kimia tertentu. Setelah limbah kehilangan unsur polutannya maka ia dapat dilepas ke badan air penerima atau dipergunakan lagi dalam proses produksi sehingga akan memperkecil pemakaian air segar yang pada akhirnya dapat menekan biaya pruduksi. [4]. 2.

PENGERTIAN DAN PRODUKSI BERSIH

2.1

Pengertian

KEUNTUNGAN

Produksi bersih adalah suatu aksi yang mengakibatkan berkurangnya atau tidak adanya limbah terbentuk atau limbah pada sumbernya, yang dapat terwujud melalui tindakan yang meningkatkan, mendorong, atau memerlukan perubahan pada kebiasaan operasi suatu industri niaga, lembaga atau perorangan. Adapun teknik produksi bersih itu meliputi pencegahan pencemaran pada sumbernya dan daur ulang seperti terlihat pada “Gambar (1)”. Produksi juga merupakan suatu perubahan konseptual pada manajemen lingkungan dari filosofi “beraksi dan mengobati” kepada model “antisipasi dan pencegahan”. Model baru ini berfokus pada pencegahan pengotor, bukan pada pemeriksaan dan pembersihan. Kegiatan diarahkan pada identifikasi lingkungan berpotensi penyebab masalah dan dibuat prioritas, bukan mengoperasikan pabrik dan menunggu pintu diketuk petugas lingkungan yang datang, menginformasikan kemungkinan pelanggaran. Antisipasi dan pemecahan masalah lingkungan sebelum menjadi masalah yang serius adalah tujuan utama konsep produksi bersih ini. Hirarki seperti pencegahan, daur ulang pengolahan dan pembuangan adalah pilihan yang lebih baik dalam manajemen lingkungan seperti terlihat pada “Gambar (1)”. Tongkat yang paling atas adalah pencegahan pencemaran, yang di Indonesia disebut produksi besih, apabila dilakukan diluar pabrik disebut manajemen limbah dan secara teknik bukan 12

Penerapan Teknologi Produksi Bersih Pada Industri Elektroplating (Generousdi)

produksi bersih lagi. Pilihan berikutnya adalah pngolahan limbah di dalam pabrik. Dan pembuangan adalah pilihan terakhir untuk pengolahan limbah. Tingkat yang terakhir ini biasanya melibatkan biaya yang paling banyak bila dibandingkan dengan ketiga tingkat yang lain. Biaya Pelaksanaan

persiapan permukaan, pelapisan logam dan pengerjaan akhir. Tahapan proses produksinya dapat dilihat pada “Gambar (2)” berikut ini. A Persiapan Permukaan 1. Pembersihan Mekanik 2. Pembersihan Kimia

B

Proses Pelapisan

C

Pengerjaan Akhir

Hirarki Gambar 2. Diagram Proses Elektroplating

$

Pengurangan pada sumber pencemar

$$$

Daur ulang dan penggunaan kembali

$$$$$ $$$$$$$

Pra-pengolahan/ pengolahan Pembuangan limbah B3

Gambar 1. Diagram hirarki pengelolaan lingkungan

Ada tiga elemen kunci yang mempengaruhi keberhasilan program produksi bersih pada suatu pabrik, yaitu inisiatif, komitmen dan keterlibatan manajemen. Persyaratan ini meliputi kegiatan: kesadaran dan partisipasi karyawan, peningkatan prosedur operasi, pelatihan karyawan, dan peningkatan penjadualan dan proses.

3.1. Persiapan Permukaan Persiapan permukaan adalah tahap yang sangat penting dalam industri pelapisan. Pekerjaan yang tidak benar dapat menyebabkan lapisan tidak menempel, meningkatkan porositas dan menurunkan ketahanan terhadap karat. Persiapan permukaan dibagi menjadi 2 aktivitas utama yaitu : Pembersihan dengan cara mekanik dan kimia. 1.

Pembersihan ini umumnya dilakukan dengan menyikat, polishing, penggerindaan, buffing, sand blasting, machining dan filling. Aktivitas ini dilakukan untuk menghaluskan dan meratakan permukaan. Pembersihan mekanik yang paling umum dilakukan oleh industri elektroplating adalah buffing (penghalusan).

2.2 Keuntungan Keuntungan yang diperoleh dengan menerapkan konsep produksi bersih antara lain adalah: a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k. 3.

Penggunaan sumberdaya alam dan energi secara lebih efektif dan efisien. Mengurangi atau mencegah terbentuknya bahan pencemar dan atau limbah. Mencegah berpindahnya pencemar dari satu media lingkungan ke media lingkungan lainnya. Mengurangi terjadinya risiko terhadap kesehatan manusia dan lingkungan. Meningkatkan usaha kebersihan (“Good Housekeeping”) dan efisiensi. Perubahan dalam proses untuk mereduksi emisi dan limbah. Penggunaan kembali dan daur ulang di dalam proses. Memformulasikan dan mendisain kembali produk. Mensubstitusi atau mengurangi pemakaian bahan kimia mengandung B3. Penggunaan bahan baku dan energi yang lebih efektif dan efisien. Perubahan sikap dan perilaku dalam manajemen pengelolaan lingkungan. PROSES PRODUKSI ELEKTOPLATING

INDUSTRI

Secara umum proses pelapisan logam dengan listrik (elektroplating) dibagi menjadi 3 tahap, yaitu:

Pembersihan Mekanik

2.

Pembersihan Kimia Setelah pembersihan mekanik, benda kerja biasanya membutuhkan pembersihan kimia untuk menghilangkan lemak, minyak, sisa senyawa buffing, karat, kerak, oksida dan lainlain. Penghilangan kotoran-kotoran ini memerlukan proses kimia seperti pelarut organic, asam, dan alkalin (basa). Pembersihan ini dapat dilakukan dengan satu bahan kimia atau bisa dikombinasikan. a.

Pembersihan (degreasing).

lemak

dan

minyak

Untuk menghilangkan minyak (gemuk), lemak, sisa senyawa buffing, cairan/olie mesin pada benda kerja dapat dilakukan dengan pelarut organic yang umum digunakan adalah perkloroetilen (PCE), trikloroetilen (TCE), lll-trikloroetilen, tetrakloroetilen, Freon TE/TF TA, triklorometan, isopropyl alcohol. Alat yang digunakan untuk proses ini adalah vapor degreaser. Pelarut organic dipanaskan sehingga menjadi uap dan benda kerja dibersihkan dari dalam uap tersebut. b.

Pembersihan Pickling/descalling Karat, kerak dan oksida perlu dibersihkan dari permukaan benda kerja, serta permukaan logam perlu diaktifkan sebelum diproses dalam pelapisan. Bahan pembersih 13

Jurnal Teknik Mesin

Vol. 2, No 1, Juni 2005

atau pengaktif yang biasa digunakan adalah asam (nitrat, sulfat, hidroklorok, fluoborik, sodium metabisulfit) dan prosesnya disebut pickling dan descalling. c.

Soak Cleaning Proses ini termasuk dalam line pelapisan, dan bisanya benda kerja pertama kali masuk proses pelapisan ke dalam tanki ini. Bahan kimia yang digunakan dalam pelapisan ini adalah basa kuat, bahan tambahan lainnya dan deterjen yang dicampur dengan air pada suhu 71-93 ° C. Benda kerja dicelupkan ke dalam campuran ini, kemudian dibilas atau langsung dimasukan ke dalam proses selanjutnya.

Industri elektroplating mempunyai peluang untuk menerapkan produksi bersih yang meliputi: 4.1 Persiapan Permukaan 1.

Pembersihan dan Pengelupasan lapisan. Dengan melakukan reuse dan recycling. Reuse:   

3.2. Proses Pelapisan Pada industri elektroplating kuno, kebanyakan bahan kimia pembersih yang digunakan adalah sianida, sehingga bisa menghasilkan permukaan yang benarbenar bersih dan siap masuk ke proses pelapisan. Namun pada industri elektroplating yang modern seperti sekarang ini, bahan sianida sudah diganti dengan non-sianida atau mengurangi konsentrasi sianida, sehingga satu proses tidaklah cukup untuk dapat benar-benar membersihkan permukaan logam. Oleh karena itu proses pra pelapisan masih diperlukan.

ISSN 1829-8958

Larutan bekas pembersihan bekas alkaline dapat digunakan untuk pengaturan pH pada unit pengolahan air limbah. Larutan asam bekas dapat digunakan untuk mengatur pH selama operasi pengurangan krom. Larutan asam klorida bekas dapat digunakan untuk larutan make-up pengelupasan krom, kemudian larutan asam nitrit bekas dapat digunakan untuk larutan make-up pengelupasan nikel.

Recycling:  

2.

Larutan asam sulfat dapat disirkulasi melalui sistem recovery asam. Asam klorida dapat diambil kembali dari operasi pickling dengan menggunakan unit difusi dialisis.

Pembersihan dan Penghilangan Lemak

Tujuan pra pelapisan ini antara lain menghilangkan sisa kotoran dan semua oksida pada permukaan benda kerja. Pra pelapisan ini terdiri dari proses pembersihan (cleaning), pencelupan asam (pickling), pencelupan special, dan striking. Setelah proses pelapisan, benda dibilas kemudian dikeringkan sebelum dipak.



Menggunakan pelarut konvensional (penghilangan lemak dengan pencelupan).



Mengurangi kebutuhan pembersihan dan pembersihan lemak.



Menggunakan pelarut dengan toksisitas rendah, seperti pembersih emulsi, pelarut aqueus dan abrasif.

3.3. Pengerjaan Akhir



Standarisasi penggunaan pelarut.

Pada beberapa benda yang sudah dilapis, masih memerlukan tambahan proteksi karat atau untuk mengubah warna lapisan. Misalnya aplikasi lilin atau fernis untuk meningkatkan ketahanan kilauan, dan pelapisan konversi kromat dilanjutkan dengan kadmium atau pelapisan lainnya untuk menghasilkan lapisan kromat (untuk mengubah warna dari transparan sampai hijau olive). Pelapisan kuningan sering diolah dengan berbagai larutan kimia untuk mengubah warna dari hijau sampai hitam (bahkan merah). Larutan pada proses pengerjaan akhir ini mengandung bahan-bahan kimia seperti asam nitrat, sodium dikromat, selenium, arsenic, antimony, atau bahan berbahaya lainnya. Proses ini bisa menjadi satu line pelapisan atau terpisah.



Menggabungkan operasi pembersihan ke dalam satu operasi penghilangan lemak secara sentral.



Menghindarkan kontaminasi pelarut.



Merawat alat harus bersih dari karat.



Menambah pelarut secara hati-hati.



Pengambilan lumpur.



Mengontrol kehilangan karena penguapan :

4. PELUANG PENERAPAN PRODUKSI BERSIH

Prinsip utama dalam penerapan produksi bersih industri adalah mereduksi limbah terbentuk atau mencegah timbulnya limbah pada sumbernya.

a.

b. c. d. e. f.

Mengurangi drug out-pemasangan pada rak yang benar, tingkatkan penirisan dan pemasangan papan peniris. Menggunakan pembilasan arus balik. Memisahkan pelarut untuk recycling. Menjaga limbah pelarut bersih dari air padatan dan sampah. Memberi label bahan kimia pada setiap container. Menghindari area yang banyak angin dan panas. 14

Penerapan Teknologi Produksi Bersih Pada Industri Elektroplating (Generousdi)

g. h. 3.





    

Membatasi kecepatan masuk dan keluar benda kerja. Membatasi ukuran benda kerja, gunakan keranjang yang mempunyai luas area 50 % dari pintu degreaser untuk meminimalkan drag out uap. Menghindari kejutan-kejutan biasanya terjadi ketika beban berat dimasukan ke dalam tangki sehingga menghilangkan selimut uap dan infiltrasi udara ke dalam unit pembersih. Menjaga suhu pelarut. Membiarkan cukup waktu dalam degreaser. Semprotan hanya di bawah zona uap-pola semprotan tidak boleh berupa kabut. Menjaga permukaan pelarut dalam tangki. Minimisasi difusi uap-difusi uap mengakibatkan emisi udara.

        

a. b.

Alternatif pelapis Perbaikan proses yang mengurangi pembentukan limbah c. Pengurangan drag out d. Perbaikan teknik pembilasan e. Perawatan larutan f. Teknologi atau metoda perawatan larutan g. Pengambilan kembali bahan kimia h. Pengurangan emisi udara i. Konservasi energi 3.

Pelapisan Tembaga a. b. c. d.

4.

Menjaga mutu larutan. Melakukan inspeksi pra pembersihan. Menyediakan pemanasan secara kontiniu. Mempraktekkan larutan make-up yang benar, campur dengan baik dan panaskan sampai suhu yang dikehendaki. Menghilangkan lumpur dan kotoran dengan benar. Mengawasi kekuatan larutan pembersih. Merawat alat. Mengurangi drag out. Menggunakan air demineralisasi. Menggunakan pembilasan arus balik. Menggunakan pembilasan dengan semprotan. Memasang nozel pengkabut-mengurangi penggunaan air. Menggunakan sistem siklus tertutup



Menggunakan binder dengan kadar lemak rendah atau berbasis air, untuk buffing atau polishing. Mengontrol permukaan air pada operasi pembilasan akhir.

b. c. 2.

Bus bar anoda dari tembaga dibungkus dengan pelapis selotip dari vynil Bus bar anoda dari tembaga dilapisi dengan nikel Pemasangan papan peniris dari ppc di atas bus bar anoda

Nikel Sulfamat Pemakaian anoda nikel dari bahan karbon tuang atau karbon gulung

5.

Pelapisan Seng a. b. c. d.

6.

7.

Proses alternatif Peningkatan proses Pe...