belerang

BELERANG

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1  Pengertian Belerang

 

Belerang atau sulfur adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang S dan nomor atom 16. Bentuknya adalah non-metal yang tak berasa, tak berbau dan multivalent. Belerang, dalam bentuk aslinya, adalah sebuah zat padat kristalin kuning. Di alam, belerang dapat ditemukan sebagai unsur murni atau sebagai mineral- mineral sulfida dan sulfat. Ia adalah unsur penting untuk kehidupan dan ditemukan dalam dua asam amino. Penggunaan komersilnya terutama dalam fertilizer namun juga dalam bubuk mesin, korek api, insektisida dan fungisida. Belerang padat mempunyai bentuk alotropi, yaitu belerang rombik dan belerang monoklinik. Belerang yang biasa kita lihat berwarna kuning adalah belerang rombik. Belerang rombik stabil di bawah suhu 95,5°C. Di atas 95,5°C belerang rombik berubah menjadi belerang monoklinik, yang seterusnya mencair pada suhu 113°C. Belerang banyak terdapat dalam kulit bumi, sebagai unsur maupun sebagai senyawa. Didaerah vulkanik ditemukan belerang unsur, mungkin merupakan hasil reaksi antara gas SO₂dan H₂S yang terdapat dalam gas vulaknik.

                              8SO₂(g) + 16H₂S(g) 16H₂O(l) + 3S₈(s)

 

Sebagai senyawa, belerang terdapat dalam berbagai jenis mineral sulfat atau sulfida; juga sebagai senyawa organik dalam minyak bumi dan batu bara; atau sebagai H₂S dalam gas alam.

 

 

 

1.2  Sumber-Sumber di Alam

Unsur sulfur dapat di peroleh dari mata air panas dan kawasan gunung berapi di berbagai belahan dunia, terutama di sepanjang lingkaran api pasifik.
Sulfur di alam terdapat dalam keadaan bebas maupun sebagai bijih sulfida, FeS₂, PbS, ZnS, dan sebagai sulfat CaSO₄.2H₂O dan MgSO₄.7H₂O.Unsur sulfur kita temukan pada gunung berapi misalnya di pegunungan dieng, pegunungan tengger dan bromo. Selain itu belerang bebas terdapat sebagai deposit belerang di dalam perut bumi.

Belerang terdapat dalam dua bentuk alotrop (polimorf).Kedua alotrof ini adalah belerang rombik, berwarna kuning yang di sebut belerang – α (tidak leleh 112,8°C). Pada suhu 95,6°C, belerang rombik berubah menjadi belerang monokolin yang di sebut belerang – β (titik leleh 119,25°C). Unsur ini mendidih pada 444,6°C.Satuan struktur kedua bentuk alotrop dalam keadaan cair mengerut menjadi lingkar S8. Jika belerang cair di panaskan ,viskositasnya berubah karena perubahan struktur dalam molekul belerang. Pada suhu agak di atas titik leleh , terbentuk cairan berwarna kuning muda yang terdiri dari satuan S8. Jika suhu di naikan lagi, warna cairan menjadi gelap, dan kira-kira pada 160°C, berupa lingkar S8 putus menjadi rantai spiral panjang (belerang – μ) dengan beberapa satuan S6 ( belerang – π ) antara 160°C dan 180°C, viskositas cairan mencapai maksimum dan tidak dapat di tuang.Unsur belerang berupa campuran satuan S8,S6,S4 dan S2 komposisinya bergantung pada suhu. Jika cairan belerang ( pada 250°C – 350 °C ) di tuang kedalam air dingin , di peroleh belerang plastis, berupa serat yang terutama berbentuk μ.Jika di biarkan , lama kelamaan berubah menjadi belerang rombik.
Senyawa-senyawa belerang juga terdapat sebagai pengotor (impuritis) pada gas alam, minyak bumi, dan batu bara. Senyawa belerang termasuk logam sulfida seperti pirit (besi sulfida), sinabar (merkuri sulfida), galena (plumbum sulfida), sfalerit (zink sulfida), dan stibnit (antimoni sulfida), dan logam sulfat seperti gipsum ( kalsium sulfat ) alunit ( kalium aluminium sulfat, dan barit ( barium sulfat).

 

 

1.3  Siklus Belerang

 

Ada tiga sumber alami pokok unsur hara belerang (S) bagi tanah yan menyediakan belerang untuk tanaman. Ketiga sumber tersebut ialah:

1. mineral tanah,

2. gas belerang dalam atmosfir, dan

3. bahan organik.

Disamping itu ada 4 aliran utama belerang ke atmosfir dengan urutan sebagai berikut; lepasan/produk bakteri < pembakaran bahan bakar fosil < penghembusan garam-garam laut < pelepasan gas volkan. Belerang dari daratan cenderung terbawa air ke laut. Namun belerang di daratan tak tampak habis setelah jutaan tahun, karena kembali ke darat. .Proses tersebut terjadi karena tumbuhan laut, yang memiliki sel-sel sederhana. Tumbuhan ini berusaha hidup dengan menahan masuknya garam (NaCl) ke dalam selnya. Ini dilakukan dengan membentuk senyawa penahan yang berbahan baku belerang, karena pasok belerang di laut banyak sekali yang datang dari daratan. Waktu sel mereka terurai, senyawa penahan ini pecah dan menghasilkan gas dimetil sulfida (DMS) yang lepas ke atmosfir. Setiap saat, sejumlah besar senyawa ini dilepas ke atmosfir, dan senyawa ini mampu menjadi inti kondensasi uap air. Pada gilirannya, terbentuk awan, yang menjadi hujan. Saat hujan jatuh di darat, senyawa belerang ini dikembalikan ke daratan untuk dimanfaatkan makhluk daratan. Seperti tumbuhan hewan dan manusia.Lalu ampasnya dibuang lagi ke laut, untuk di manfaatkan kembali oleh tumbuhan laut tadi.. Proses tersebut bukan saja memungkinkan hidupnya makhluk yang terlibat, tetapi juga memungkinkan bumi memiliki suhu yang mendukung.

 

1. a.      Karakteristik

• Belerang ditemukan sebagai  unsur bebas ,sebagai sulfida(FeS,PbS,ZnS),sebagai sulfat (CaSO_, 2H₂O,MgSO₄,7H₂O).
• Terdapat dalam 2 bentuk alotrop yaitu  belerang ronbuk ( belerang  ,belerang monokun ( belerang  )

                                         96,5                    

 

• Unsur belerang berupa campuran satuan S₈,S₆,S₄,S₂.

 

 

1. b.      Sifat Fisika

Sifat-sifat fisik belerang adalah :

• Nomor atom                : 16
• Massa                          : 32,064
• Konfigurasi Elektron  : 3s² 3p⁴
• Jari-jari Atom              : 0,103 nm
• Keelektronegatifan     : 2,5
• Titik Beku                   : 119 ⁰C
• Titik Didih                  : 444,6 ⁰C
• Kerapatan                    : 2,06
• Potensial Elektron       : -0,48

1. c.       Cara Penambangan

Sebagai unsur biasanya terdapat dalam lapisan 150 m di dalam tanah kemudian  penambangan dilakukan dengan cara khusus ,ini dikenal dengan cara FRASCH yaitu.

1.4  Pembuatan Belerang ( Proses Ekstraksi )

a.Cara Frasch

Cara frasch adalah mengambil belerang dari deposit belerang di bawah tanah, pompa frasch dirancang oleh Herman Frasch dari Amerika Serikat tahun 1904.Pada proses ini pipa logam berdiameter 15 cm yang terdapat 2 pipa konsentrik yang lebih kecil ditanam sampai menyentuh lapisan belerang. Deposit belerang yang terdapat di bawah permukaan ditambang menurut cara Frasch. Menurut cara ini, deposit belerang dicairkan dengan mengalirkan air super panas (campuran air dan uap air dengan tekanan sekitar 16 atm dan suhu sekitar 160C) melalui pipa bagian luar dari suatu susunan tiga pipa konsentris. Belerang cair kemudian dipaksa keluar dengan memompakan udara panas (dengan tekanan sekitar 20-25 atm).

 

Selanjutnya, belerang dibiarkan membeku. Oleh karena itu belerang tidak larut dalam air, maka belerang yang diperoleh dengan cara ini dapat mencapai kemurnian sampai 99,6%.Pada dewasa ini 50% belerang yang digunakan dalam industri diperoleh dengan proses frasch. Dulu, proses Frasch merupakan cara penambangan yang terkenal. Sekarang ini,kebutuhan belerang sebagian besar berasal dari hasil desulfurisasi minyak bumi. Desulfurisasi minyak bumi dilakukan untuk mengurangi pencemaran akibat pembakaran belerang dalam bahan bakar minyak.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Arti Skema Proses frasch

                                   Udara bertekanan

                                          Leburan belerang

        uap air panas

 

 

 

                        200 m

 

 

                                                                                           Lapisan belerang

 

                                                               Uap air

                  Uap air                          Leburan belerang

                                     Udara bertekanan

b. Proses Kontak

 

Pada pembuatan belerang dengan proses kontak bahan baku yang digunakan belerang, udaradan air.

S(s) + O₂(g)                 SO₂(aq)

2SO₂(g) + O₂(g)              2SO₃(g)

SO(g) + H₂O (l)                   H₂SO₄(aq)

Pertama-tama belerang padat dimasukan kedalam drum berputar lalu dibakar dengan oksigen dari udara dan hasilnya gas SO₂ dimurnikan dengan pengendap elektro statika ( kawat-kawat betegangan tinggi ) partikel-partikel debu dan kotoran lain menjadi bermuatan dan tertarik oleh kawat yang muatannya berlawanan, sehingga debu-debu itu jatuh kelantai ruangan.Campuran gas SO₂

dan udara kemudian dialirkan kedalam ruangan yang dilengkapi katalis serbuk V₂O₅.Disini berlangsung proses kontak yaitu kontak antara campuran gas-gas dengan katalis. Gas SO₂ bereaksi dengan oksigen dengan udara untuk membentuk gas SO₃.

2SO₂(g) + O₂(g)              2SO₃(g) ΔH = -90 Kj

Agar reaksi ini bergeser kekanan gas SO₃ yang terbentuk segera direaksikan dengan air untuk menghasilkan H₂SO₄ 

SO₃(g) + H₂O(l)             H₂SO₄(aq)

 

Gas SO₃direaksikan dengan H₂SO₄untuk membentuk asam pirosulfat, H₂S₂O₇

kemudian barulah asam pirosulfat direaksikan denga air untuk membentuk asam sulfat. 

SO₃^¬(g) + H₂SO₄(aq)              H₂S₂O₇(aq)

H₂S₂O₇(aq) + H₂O               2H₂SO₄^¬(aq)

1. c.       Proses Claus.

Pada proses Claus, mula-mula gas alam dialirkan dalam etanol amin, HOCH₂CH₂NH₂ dan terjadi reaksi:

                 HOCH₂CH₂NH_2(l) + H₂S_(g) ⇆ HOCH₂CH₂NH₃⁺ + HS^–

Setelah dipisahkan, campuran kemudian dipanaskan sehingga H₂S dilepaskan sebagai gas. Gas ini kemudian dicampur dengan gas oksigen untuk membakar sepertiga H₂S menjadi gas SO₂ dan air. Gas SO₂ bereaksi dengan H₂S sisa membentuk belerang dan air.

                 2H₂S + 3O₂→ 2SO₂ + 2H₂O4H₂S + 2SO₂ → 6S + 4H₂O

1. d.      Pemanasan Pirit. Pirit dipanaskan tanpa udara akan menyebabkan dekomposisi S₂^2- menjadi belerang dan FeS. FeS₂ → FeS + S

 

1.5  Pengertiaan Senyawaaan Sulfur

 

Senyawa organik yang mengandung belarang sangat penting. Kalsium sulfur, ammonium sulfat, karbon disulfida, belerang dioksida, dan asam sulfida adal;ah beberapa senyawa diantara banyak senyawa belerang yang sangat penting.

Unsur belerang dapat ditemukan dalam beberapa bentuk allotropi, dua diantaranya adalah monoklinik dan rhombik belerang seperti gambar yang tertera di bawah ini.

Kanan : Rhombik belerang ;                      Kiri : Monoklinik Belerang

Kedua-duanya baik monoklinik dan rhombik belerang terbentuk dari delapan atom belerang yang membentuk molekul siklik.

Molekul siklik dari belerang padat (S₈)

Rupa dari sulfur pada suhu dan tekanan biasa memiliki sifat isolator arus listrik. Walaupun, penelitian belerang pada tekanan tinggi menunjukkan bukti terjadinya transisi ke struktur berbeda yang merupakan fase logam (superkonduktivitas sering dikaitkan dengan perubahan struktur dari satu struktur kristal logam ke struktur logam lainnya, dimana struktur yang kedua menyimpang dari struktur sebelumnya). Elektromagnet khusus yang didasari oleh superkonduktif material digunakan secara luas di ilmu kedokteran untuk magnetik resonance imaging (MRI). Secara umum, superkonduktif material hanya menunjukkan sifat ini pada temperatur yang sangat rendah, lebih rendah daripada temperature hidrogen cair (20K).

Sifat-Sifat Dan Kealotropan Belerang

1. Sifat fisika dan kealotropan

2. Sifat-sifat kimia

Merupakan unsur bukan logam, padat berwarna kuning pucat, tanpa bau dan rasa, konduktor panas dan bukan konduktor listrik. Belerang tidak terlarut dalam air, larut sederhana dalam benzena dan larut dengan baik dalam karbon disulfida. Terdapat sejumlah alotrop untuk belarang :   A. Siklookta belerang (S8) B. Sikloheksa belerang (S6), alotrop      ini dapat disintesiskan dengan cara      mencampur natrium triosulfat dan     asam klorida pekat. C. Siklododeka belerang (S12)

Belerang dapat bergabung dengan kebanyakan logam pada pemanasan, bereaksi langsung dengan unsur-unsur bukan logam

 

Sulfur merupakan senyawa yang secara alami terkandung dalam minyak bumi atau gas, namun keberadaannya tidak dinginkan karena dapat menyebabkan berbagai masalah, termasuk di antaranya korosi pada peralatan proses, meracuni katalis dalam proses pengolahan, bau yang kurang sedap, atau produk samping pembakaran berupa gas buang yang beracun (sulfur dioksida, SO₂) dan menimbulkan polusi udara serta hujan asam. Berbagai upaya dilakukan untuk menyingkirkan senyawa sulfur dari minyak bumi, antara lain menggunakan proses oksidasi,adsorpsi selektif, ekstraksi, hidrotreating, dan lain-lain. Sulfur yang disingkirkan dari minyak  bumi ini kemudian diambil kembali sebagai sulfur elemental.

 

Crude oil 

yang densitynya lebih tinggi mempunyai kandungan Sulfur yang lebih tinggi pula. Keberadaan Sulfur dalam minyak bumi sering banyak menimbulkan akibat, misalnya dalam gasoline dapat menyebabkan korosi (khususnya dalam keadaan dingin atau berair), karenaterbentuknya asam yang dihasilkan dari oksida sulfur (sebagai hasil pembakaran gasoline) dan air.

 

Kandungan sulfur dalam minyak :

• Minyak ringan (parafinic) 0,04 %
• Minyak berat (aromat / asphaltenic)}5 %

 

• API                                                                                Wt % asphlat

 

 

 

 

          Wt % sulfur                                                                                                       Wt % sulfur

Table. Varistion in Natural Gas Composition With Source

 

 

                                                                                                                              

 

 

 

 

 

1.6  Nomenklatur Dan Beberapa Jenis Senyawaan Sulfur

 

 

a. Hidrogen Sulfida, H₂S 

 

 

 

Hidrogen sulfida, H₂S, adalah gas yang tidak berwarna, beracun, mudah terbakar dan berbau seperti telur busuk. Gas ini dapat timbul dari aktivitas biologis ketika bakteri mengurai bahan organik dalam keadaan tanpa oksigen (aktivitas anaerobik ), seperti dirawa, dan saluran pembuangan kotoran. Gas ini juga muncul pada gas yang timbul dariaktivitas gunung berapi dan gas alam.Hidrogen sulfida juga dikenal dengan nama

sulfana, sulfur hidrida, gas asam(sour gas), sulfurated, hidrogen, asam hidrosulfurik , dan gas limbah (sewer gas).

 

IUPAC menerima penamaan “hidrogen sulfida” dan “sulfana”; kata terakhir digunakan lebih eksklusif ketika menamakan campuran yang lebih kompleks.

H₂S bersifat asam (korosif) dan beracun Dalam bahan bakar LNG kandungan yang dibolehkan 4 ppm. Keberadaan CO₂dan H₂S merupakan promotor terbentuknya hidrat.

 

b. Merkaptan, RSH 

 

 

Struktur umum gugus fungsi Tiol

 

Dalam kimia organik,tiol adalah sebuah senyawa yang mengandung gugus fungsiyang terdiri dari atom sulfur dan atom hidrogen (-SH). Sebagai analog sulfur dari gugusalkohol (-OH), gugus ini dirujuk baik sebagai gugus tiol  ataupun gugus sulfhidril . Secaratradisional, tiol sering dirujuk sebagai merkaptan. Minyak bumi tidak seluruhnya terdiri dari hidrokarbon murni. Dalam minyak  bumi terdapat juga zat pengotor (impurities) berupa sulfur (belerang), nitrogen danlogam. Pada umumnya zat pengotor yang banyak terdapat dalam minyak bumi adalah senyawa sulfur organik yang disebut merkaptan. Merkaptan ini mirip dengan hidrokarbon pada umumnya, tetapi ada penambahan satu atau lebih atom sulfur dalam molekulnya,seperti pada berikut :

                     Metil            +          merkaptan                   CH₃CH₂SH

Senyawa sulfur yang lebih kompleks dalam minyak bumi terdapat dalam bentuk tiofendan disulfida. Tiofen dan disulfida ini banyak terdapat dalam rantai hidrokarbon panjang atau pada produk distilat pertengahan (middle distillate).

 

c.Sulfida, R-S-R

   Contoh : 

   CH3-S-CH3: Dimetil Sulfida

   C4H9-S-C4H9: Dibutil Sulfida

d.Disulfida,R-S-S-R

    Contoh :

    CH3-S-S-CH3: Dimetil Disulfida

e. Alkil Sulfat  

f.Siklo Sulfida 

g. Asam sulfonat 

h. Sulfoksida

i. Sulfona

j.Thiophene

 

 

 

 

 

 

 

1.7 Peranan S Dalam Senyawa Karbon

• Ada asam amino yang mengandung belerang → sistem

                                    H

Sistem ←  H₂S—C—C—COOH

                                  NH₂                                                  O                                          O

H₂S—C—C—COOH + H₂S—C—C—COOH        C—C—C —S—S—C—C—C

  NH₂                               NH₂                       OH   NH₂   NH₃                                      OH

Protein merupakan gabungan dari beberapa asam amino

            Pada protein ada ikatan S—S

Contoh: protein yang mengandung S dalam manusia

                        α keratin terdapat pada kuku,rambut,bulu

                 indikasi kalau terbakar,bau sangit

 

• Proses “permanent waving” rambut merupakan pemutusan katan S—S menghasilkan gugus- SH

Kemudian rambut yang tidak teratur ditata kembali dengan alat  pengeriting (rol rambut),ditambah oksidator(mis H₂O₂)    akan terbentuk kembali ikatan

S—S menghasilkan tatanan rambut baru.

• Vulkanisasi karet

Karet alam tidak elastis           dipanaskan dengan S              karet tadi

 tersambung oleh atom belerang            sehingga jadi elastic

 

1.8  Turunan Belerang

SO₂

Karakteristik:

• Bilangan oksidasi s = 4
• Gas tidak berwarna
• Bau khas
• Memerihkan mata dan menyesakkan pernapasan
• Dengan air à H₂SO₃

SO₂ + H₂O à H₂SO₃

• Dengan udara dibantu dengan katalis à SO₃

SO₂ + O₂   katalis       SO₃

Pembuatan Komersial:

1. Pembakaran belerang dari batu bara

S + O₂                         SO₂

1. Pembakaran biji logam yang mengandung S ( misalnya pyrit FeS₂)

4FeS₂ + 4O₂               2Fe₂O₃ + SO₂

1. Anhidrat CaSO₄

CaSO₄ + 2C               2CO₂ + CaS

CaS + 3CaSO₄            4CaO + 4SO₂

Tragedi London ~ “London Smog” 1952 di London terjadi peristiwa tragis.

Gas SO₂ yang terjadi dari sisa pembakaran dari pabrik dan pembangkita energi bereaksi dengan udara lembab à H₂SO₄. Saat itu di daerah tersebut terjadi kabut yang mengandung H₂SO₄ sehingga mengakibatkan 4000 orang tewas.

Suatu cara untuk menghilangkan SO₂ adalah dengan mengalirkan gas ini melalui kapur.

CaCO₃ + SO₂              CaSO₃ + CO₂

SO₃ dan H₂SO₄

SO₃ dibuat dengan cara oxi SO₂

SO₂ + O₂                     SO₃

SO₃ bereaksi dengan air          H₂SO₄

Sifat H₂SO₄

1. Sifat asam

H₂SO₄(l) + H₂O(l)                   H₃O⁺(aq) + H_SO₄(aq)

 

1. Oksidasi

S(s) + 2H₂SO₄(l)                     3SO₂(g) + 2H₂O(l)

1. Sifat dehidrasi

C₁₂H₂₂O₁₁(s)       H₂SO₄          12C(s) + 11H₂O

1. Sifat sulfonasi

C₆H₆ + H₂SO₄             C₆H₅SO₃H + H₂O

 

1.9  Kegunaan Belerang Dalam Kehidupan Sehari-hari

• Untuk membuat asam sulfat
• Untuk membuat gas SO₂ yang biasa dipakai untuk mencuci bahan yang terbuat dari wool dan sutera.
• Pada industri ban , belerang untuk vulkanisasi karet yang berkaitan agar ban bertambah ketegangannya serta kekuatannya.
• Belerang juga digunakan pada industri obat-obatan, bahan peledak, dan industri korek api yang menggunakan Sb₂S₃
• proses vulkanisasi karet alam dan fungisida. Belerang juga cepat menghilangkan bau.

 

2.1  Dampak pisitif dan negatif penggunaan belerang dalam kehidupan sehari-hari

 

 

 

 

Belerang dapat digunakan untuk industri kertas sulfit, pupuk,fungisida, mengsterilkan alat pengasap, dan untuk memutihkan buah kering dan , merupakan insulator yang baik.

 

 

 

 

Belerang juga memiliki dampak negatif yaitu pencemaran udara dan merusak atmosfer.

Gas belerang oksida atau sering ditulis dengan SOx terdiri atas gas SO₂ dan gas SO₃ yang keduanya mempunyai sifat berbeda. Gas SO₂ berbau tajam dan tidak mudah terbakar, sedangkan gas SO₃ bersifat sangat reaktif. Gas SO₃ mudah bereaksi dengan uap air yang ada diudara untuk membentuk asam sulfat atau H₂SO₄. Asam sulfat ini sangat reaktif, mudah bereaksi (memakan) benda-benda lain yang mengakibatkan kerusakan, seperti proses perkaratan (korosi) dan proses kimiawi lainnya.SOx mempunyai ciri bau yang tajam, bersifat korosif (penyebab karat), beracun karena selalu mengikat oksigen untuk mencapai kestabilan phasa gasnya. Sox menimbulkan gangguan sitem pernafasan, jika kadar 400-500 ppm akan sangat berbahaya, 8-12 ppm menimbulkan iritasi mata, 3-5 ppm menimbulkan bau.

Konsentrasi gas SO₂ diudara akan mulai terdeteksi oleh indera manusia (tercium baunya) manakala kensentrasinya berkisar antara 0,3 – 1 ppm. Jadi dalam hal ini yang dominan adalah gas SO₂. Namun demikian gas tersebut akan bertemu dengan oksigen yang ada diudara dan kemudian membentuk gas SO₃ melalui reaksi berikut :

2SO₂ + O₂ (udara)                      2SO₃

Pemakaian batu bara sebagai bahan bakar pada beberapa kegiatan industri seperti yang terjadi di negara Eropa Barat dan Amerika, menyebabkan kadar gas SOx diudara meningkat. Reaksi antara gas SOx dengan uap air yang terdapat di udara akan membentuk asam sulfat maupun asam sulfit. Apabila asam sulfat dan asam sulfit turun ke bumi bersama-sama dengan jatuhnya hujan, terjadilah apa yang dikenal denagn Acid Rain atau hujan asam . Hujan asam sangat merugikan karena dapat merusak tanaman maupun kesuburan tanah. Pada beberapa negara industri, hujan asam sudah banyak menjadi persoalan yang sangat serius karena sifatnya yang merusak. Hutan yang gundul akibat jatuhnya hujan asam akan mengakibatkan lingkungan semakin parah.

Pencemaran SOx diudara terutama berasal dari pemakaian baru bara yang digunakan pada kegiatan industri, transportasi, dan lain sebagainya. Belerang dalam batu bara berupa mineral besi peritis atau FeS₂ dan dapat pula berbentuk mineral logam sulfida lainnya seperti PbS, HgS, ZnS, CuFeS₂ dan Cu₂S. Dalam proses industri besi dan baja (tanur logam) banyak dihasilkan SOx karena mineral-mineral logam banyak terikat dalam bentuk sulfida. Pada proses peleburan sulfida logam diubah menjadi oksida logam. Proses ini juga sekaligus menghilangkan belerang dari kandungan logam karena belerang merupakan pengotor logam. Pada suhu tinggi sulfida logam mudah dioksida menjadi oksida logam melalui reaksi berikut :

2ZnS + 3O₂ -> 2ZnO + 2SO₂

2PbS + 3O₂ -> 2PbO + 2SO₂

Selain tergantung dari pemecahan batu bara yang dipakai sebagai bahan bakar, penyebaran gas SOx, ke lingkungan juga tergnatung drai keadaan meteorologi dan geografi setempat. Kelembaban udara juga mempengaruhi kecepatan perubahan SOx menjadi asam sulfat maupun asam sulfit yang akan berkumpul bersama awan yang akhirnya akan jatuh sebagai hujan asam. Hujan asam inilah yang menyebabkan kerusakan hutan di Eropa (terutama di Jerman) karena banyak industri peleburan besi dan baja yang melibatkan pemakaian batu bara maupun minyak bumi di negeri itu.

Dampak Pencemaran oleh Belerang Oksida (SOx)

Sebagian besar pencemaran udara oleh gas belerang oksida (SOx) berasal dari pembakaran bahan bakar fosil, terutama batu bara. Adanya uap air dalam udara akan mengakibatkan terjadinya reaksi pembentukan asam sulfat maupun asam sulfit. Reaksinya adalah sebagai berikut :

SO₂ + H₂O      ->                  H₂SO₃

SO₃ + H₂O      ->                  H₂SO₄

Apabila asam sulfat maupun asam sulfit tersebut ikut berkondensasi di udara dan kemudian jatuh bersama-sama air hujan sehingga pencemaran berupa hujan asam tidak dapat dihindari lagi. Hujan asam ini dapat merusak tanaman, terkecuali tanaman hutan. Kerusakan hutan ini akan mengakibatkan terjadinya pengikisan lapisan tanah yang subur.

Walaupun konsentrasi gas SOx yang terdispersi ke lingkungan itu berkadar rendah, namun bila waktu kontak terhadap tanaman cukup lama maka kerusakan tanaman dapat saja terjadi. Konsentrasi sekitar 0,5 ppm sudah dapat merusakan tanaman, terlebih lagi bila konsentrasi SOx di Udara lingkungan dapat dilihat dari timbulnya bintik-bintik pada permukaan daun. Kalau waktu paparan lama, maka daun itu akan gugur. Hal ini akan mengakibatkan produktivitas tanaman menurun.

Udara yang telah tercemar SOx menyebabkan manusia akan mengalami gangguan pada sistem pernapasaannya. Hal ini karena gas SOx yang mudah menjadi asam tersebut menyerang selaput lendir pada hidung, tenggorokan dan saluran napas yang lain sampai ke paru-paru. Serangan gas SOx tersebut menyebabkan iritasi pada bagian tubuh yang terkena.

Lapisan SO₂ dan bahaya bagi kesehatan

SO₂ mempunyai pengaruh yang kuat terhadap kesehatan yang akut dan kronis. dalam bentuk gas, SO₂ dapat mengiritasi sistem pernapasan; pada paparan yang tinggi (waktu singkat) mempengaruhi fungsi paru-paru.

SO₂ merupakan produk sampingan H₂SO₄ yang mempengaruhi sistem pernapasan. Senyawanya, terdiri dari garam ammonium polinuklir atau organosulfat, mempengaruhi kerja alveoli dan sebagai bahan kimia yang larut, mereka melewati membran selaput lendir pada sistem pernapasan pada makhluk hidup.

Aerosol partikulat dibentuk oleh gas ke pembentukan partikel ditemukan bergabung dengan pengaruh kesehatan yang banyak.

Secara global, senyawa-senyawa belerang dalam jumlah cukup besar masuk ke atmosfer melalui aktivitas manusia sekitar 100 juta metric ton belerang setiap tahunnya, terutama sebagai SO₂ dari pembakaran batu bara dan gas buangan pembakaran bensin. Jumlah yang cukup besar dari senyawa belerang juga dihasilkan oleh kegiatan gunung berapi dalam bentuk H₂S, proses perombakan bahan organik, dan reduksi sulfat secara biologis. Jumlah yang dihasilkan oleh proses biologis ini dapat mencapai lebih 1 juta metric ton H₂S per tahun.

Sebagian dari H₂S yang mencapai atmosfer secara cepat diubah menjadi SO₂ melaui reaksi :

H₂S + 3/2 O₂ SO₂ + H₂O

reaksi bermula dari pelepasan ion hidrogen oleh radikal hidroksil ,

H₂S + HO^– HS^– + H₂O

yang kemudian dilanjutkan dengan reaksi berikut ini menghasilkan SO₂

HS^– + O₂ HO^– + SO

SO + O₂ SO₂ + O

Hampir setengahnya dari belerang yang terkandung dalam batu bara dalam bentuk pyrit, FeS₂, dan setengahnya lagi dalam bentuk sulfur organik. Sulfur dioksida yang dihasilkan oleh perubahan pyrit melalui reaksi sebagai berikut :

4FeS₂ + 11O₂ 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂

Pada dasarnya, semua sulfur yang memasuki atmosfer dirubah dalam bentuk SO₂ dan hanya 1% atau 2% saja sebagai SO₂

Walaupun SO₂ yang dihasilkan oleh aktivitas manusia hanya merupakan bagian kecil dari SO₂ yang ada diatmosfer, tetapi pengaruhnya sangat serius karena SO₂ langsung dapat meracuni makhluk disekitarnya. SO₂ yang ada diatmosfer menyebabkan iritasi saluran pernapasandan kenaikan sekresi mucus. Orang yang mempunyai pernapasan lemah sangat peka terhadap kandungan SO₂ yang tinggi diatmosfer. Dengan konsentrasi 500 ppm, SO₂ dapat menyebabkan kematian pada manusia.

Pencemaran yang cukup tinggi oleh SO₂ telah menimbulkan malapetaka yang cukup serius. Seperti yang terjadi di lembah Nerse Belgia pada 1930, tingkat kandungan SO₂ diudara mencapai 38 ppm dan menyebabkan toksisitas akut. Selama periode ini menyebabkan kematian 60 orang dan sejumlah ternak sapi.

Sulfur dioksida juga berbahaya bagi tanaman. Adanya gas ini pada konsentrasi tinggi dapat membunuh jaringan pada daun. pinggiran daun dan daerah diantara tulang-tulang daun rusak. Secara kronis SO₂ menyebabkan terjadinya khlorosis. Kerusakan tanaman iniakan diperparah dengan kenaikan kelembaban udara. SO₂ diudara akan berubah menjadi asam sulfat. Oleh karena itu, didaerah dengan adanya pencemaran oleh SO₂ yang cukup tinggi, tanaman akan rusak oleh aerosol asam sulfat.

Kerusakan juga dialami oleh bangunan yang bahan-bahannya seperti batu kapur, batu pualam, dolomit akan dirusak oleh SO₂ dari udara. Efek dari kerusakan ini akan tampak pada penampilannya, integritas struktur, dan umur dari gedung tersebut.

2.2  Daur Belerang (Sulfur)

 

 

 

 

 

 

 

 

Sulfur terdapat dalam bentuk sulfat anorganik. Sulfur direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan kadang-kadang terdapat dalam bentuk sulfur dioksida atau hidrogen sulfida. Hidrogen sulfida ini seringkali mematikan mahluk hidup di perairan dan pada umumnya dihasilkan dari penguraian bahan organik yang mati. Tumbuhan menyerap sulfur dalam bentuk sulfat (SO₄).

Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu semua mahluk hidup mati dan akan diuraikan komponen organiknya oleh bakteri. Beberapa jenis bakteri terlibat dalam daur sulfur, antara lain Desulfomaculum dan Desulfibrio yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H₂S). Kemudian H₂S digunakan bakteri fotoautotrof anaerob seperti Chromatium dan melepaskan sulfur dan oksigen. Sulfur di oksidasi menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof seperti Thiobacillus.

2.3  Akibat Keberadaan Sulfur Pada Minyak Bumi

 

Keberadaan sulfur dalam minyak bumi sering menimbulkan akibat, misalnya :

1. Dalam gasoline dapat menyebabkan korosi (khususnya dalam keadaan dingin atau berair), karena terbentuknya oksida yang dihasilkan dari oksida sulfur (sebagai hasil pembakaran gasoline) dan air. 
2. Terdapatnya merkaptan menyebabkan terjadinya korosi terhadap logam-logam tembagadan brass, juga berpengaruh terhadap pemakaian TEL dan stabilitas warna.
3. Sulfide, Disulfida dan Thiophene menyebabkan penurunan angka Oktana.
4. Dalam diesel fuel (bahan bakar diesel), adanya senyawaan sulfur akan menaikkan sifatkeausan logam dan dapat membentuk engine deposit.
5. Dalam pelumas yang mengandung sulfur tinggi akan menurunkan sifat oksidanya

Dan menaikkan pembentukkan kerak padatan.

 

 

 

 

 

 

2.4 Desulfurasi

Desulfurisasi merupakan proses yang digunakan untuk menyingkirkan senyawa sulfur dari minyak bumi. Pada dasarnya terdapat 2 cara desulfurisasi, yaitu dengan :

1.Ekstraksi menggunakan pelarut, serta

2.Dekomposisi senyawa sulfur (umumnya terkandung dalam minyak bumi dalam bentuk senyawa merkaptan, sulfida dan disulfida) secara katalitik dengan proses hidrogenasi selektif menjadi hidrogen sulfida (H₂S) dan senyawa hidrokarbon asal dari senyawa belerang tersebut. Hidrogen sulfida yang dihasilkan dari dekomposisi senyawa sulfur tersebutkemudian dipisahkan dengan cara fraksinasi atau pencucian atau pelucutan.

 

Akan tetapi selain 2 cara di atas, saat ini ada pula teknik desulfurisasi yang lain yaitu bio-desulfurisasi. Bio-desulfurisasi merupakan penyingkiran sulfur secara selektif dari minyak  bumi dengan memanfaatkan metabolisme mikroorganisme, yaitu dengan mengubah hidrogensulfida menjadi sulfur elementer yang dikatalis oleh enzim hasil metabolismemikroorganisme sulfur jenis tertentu, tanpa mengubah senyawa hidrokarbon dalam aliran proses. Reaksi yang terjadi adalah reaksi aerobik, dan dilakukan dalam kondisi lingkunganteraerasi. Keunggulan proses ini adalah dapat menyingkirkan senyawa sulfur yang sulitdisingkirkan, misalnya alkylated dibenzothiophenes. Jenis mikroorganisme yang digunakan

 

untuk proses bio-desulfurisasi umumnya berasal dari Rhodococcus sp, namun penelitianlebih lanjut juga dikembangkan untuk penggunaan mikroorganisme dari jenis lain.Proses ini mulai dikembangkan dengan adanya kebutuhan untuk menyingkirkan kandungansulfur dalam jumlah menengah pada aliran gas, yang terlalu sedikit jika disingkirkanmenggunakan amine plant, dan terlalu banyak untuk disingkirkan menggunakan scavenger.Selain untuk gas alam dan hidrokarbon, bio-desulfurisasi juga digunakan untuk menyingkirkan sulfur dari batubara.