Prosidillg PertemllOIl doli Preselltosi llmiohPPNY-8A TAN. YoRrokorto 25-27 April 1995

181

Bllkll! .n'

MANFAATRADIASI DALAl\1 INDUSTRI,LINGKUNGAN, DANKESEHATAN l\1ASYARAKAT

NazI" Hilm"PAIR:BATAN,-Jl. Cinerr?,PasarJum 'at.KotakPos 43 KEYL,Jakil/1aSelatan

ABSTRAK

MANFAAT R4DL4SI DALAlv! INDUSTRI, LINGKUNGAN DAN KESEHATAN AMSYARAKAT. Malmlah ini mengupas

pemaknian radiasi sinal' gamma, berkas elektron dan sinal' X I//Ituk indust,.i, lingkungan dan kesehatan masyarakat di negarama1'u maupun di Indonesia. Pada saat ini (1995) telah dioperasiknn 160 buah iradiator sinal' gamma di 45 }:egara ma1'u

maupllII berkembang, serra 280 buah mesin berkns eleJ..1ronten/lama di negara ma1'usepel1i Jepang, Amerikn Serikat danPerallcis untuk melllm1'ang Industri dan kesehatan masyaraknt. Indonesia telah mengoperasikan dua buah iradiator sinal'gamma dan dua buah mesin berkas elektronll/ltuk pene/itian dan pengembangan yang dioperasikan oleh BATAN se11a satubuah iradiatorsinargamma Imtuk industriyang dioperasikan oleh pen/sahaan swasta. Pene/itian dan Pengembangan manfaatradiasi willlk daur ulang /imbah padat. cair dan gas sedang dikembangknn oleh Badem Tenaga Atom Intemasional (L4EA)dan BAT AN grl/W melllm1'ang program pelestarian/ingkungan dan pe11anian berkelan1'utan.

ABSTRA CT

UTILIZATION OF R4DL4T10N FOR INDUSTRIAL PURPOSES. ENVIRONlv/ElvTAL PROTECTION AND PUBLIC

HE/1LTH. This paper desc17"Jes utilization of gamma-re~vs. electron beam and .X-rays in indusn)'. environment and publichealth in developed countries and in Indonesia. At present (1995),160 of Gamma IrradiatOl:~ in 45 countries around the worldand 280 o.(Electron Beam Alachines most~v in Japan. United States of America and French have been operated to supportindustrial developmenT. Two Gamma Irradiators and two Elecn'on Beam A1achincs have been operated by BAT A.7Vfor researchand developmenT and one of Gamma Iradiator is operatedfor industrial purposes by a private company in Jakw1a. To supportenvironmentally sustainable development. lntemational Atomic Energy Agency (L4EA) as well as BAT.4.V increase theiractivities in recycling of liquid and solid waste as well asjlue gas by using radiation taclmology. .

PENDAHULUAN

Teknik nuklir yaitu teknik yang mempergunakanradiasi atau radioisotop serta sifat lainnya telah

banyak dikenal daDdimanfaatkan secara luas dalambetbagai bidang di Indonesia untuk kesejahteraanmasyarakattanpa mengabaikan segi keselmnatandaDkelestarian lingkungan, misalnya di bidangkedokteran daD kesehatan lingkungan, industri,pertaniandaDpeternakan. Pactasaat ini sedang dikajipemakaian teknik tersebut untuk pelestarianlingkungan daD energi. Badan Tenaga AtomInternasional (IAEA) yang dibentuk tatun 1957adalahsalah satu badan yang memperkenalkan secaraluas penggunaan radiasi daD radioisotop dalampenelitian daD pengembangan di betbagai bidang.Pacta tatun 1992 UNDP/RCA/IAEA telahmendirikan proyek penelitian RAS/92/073 untuknegara Asia daD Pasifik dengan judul The Use ofIsotopesandRadiation to Strengthen Technologyand

Support Environmentally Sustainable Development,dimana Indonesia turnt berperan abif. Di Indonesiapenelitian daD pengembangan ini umumnyadilaksanakan di pusat-pusat penelitian dibawahBadan Tenaga Atom Nasional (BATAN).

Ditinjau dari sifat radiasi itu sendiri beberapamanfaat dapat diambil antara lain:

1. Sifat dapat membunuh mikroba atau organismalainnya sehingga dapat digunakan untukmensterilkan alat kedokteran, bahan baku obatdaD kosmetika, memperpanjang masa simpankomoditi pangan, membunuh mikroba patogenpangan untuk menghindarkan penyakit sertamembunuh organisma patogen dari limbahuntuk dapat digunakan kembali secara aman.

2. Mempercepat reaksi kimia untuk membuatproduk barn atau menguraikan produk yangtidak diinginkan.

3. Dapat mengubah sifat DNA dari organismahidup yang digunakan untuk membuat mutantanaman atau mutan mikro-organisma barn

lSsl'fo216-3128 Nally llilmy

xvi

dengan sifat yang diinginkan. menunda per-tunasan dan lain sebagainya.

4. Kekuatan radiasi akan berubah kalau melewatibahan. sifat ill banyak digunakanuntuk inspeksiuji tidak merusak yang menunjang industri alansebagai perunut dibidang industri, kedokterandan pertanian.

5. Sumber radiasi yang dipancarkan oleh setiapisotop mempunyai waktu parch yang berbeda,sifat ill dapat digunakan antara lain untukmenentukan umur baron.

Dalam makalah ill akan dibicarakan manfaatradiasi dan radioisotop di bidang industri, kesehatandaDlingkungan.

SUMBER RADIASI YANG DI-GUNAKAN

Sinar gamma

Umumnya hanya dua macam sumber radiasigamma yang digunakan dalam industri yaitu sinargamma dari kobal-60 dengan waktu parnh 5,26tahun,energi kuantum 1,17daD 1,33MeV serta sesium-137dengan waktu paruh 30 tahun energi kuantum 0,66Mev.

Fasilitas yang mempunyai sumber tersebutdinamakan Fasilitas Irradiator. Disamping keduajells radioisotop tersebut digunakan juga isotoplainnya sebagai perunut dalam industri, kedokterandaDpertanian.

Berkas eIektron

Berkas elektron ill dihasilkan oleh mesinyang disebut mesin berkas elektron, pactaumumnyamempunyai energi antara 200 keV daD10Mev.

Sinar-X (Bremsstrah IIIng)

Sinar ini juga dihasilkan oleh mesin sinar-Xdengan energi tertentu atau akibat benturan berkaselektron dengan suatu target yang terdiri dari metal.Sifat sinar-X hampir sama dengan sinar gamma.

Ketiga jells sinar tersebut saling menunjangdalam pemakaian di industri karena sifatnya yangberbeda seperti terlihat pacta Tabel 1. Tergantungdari tujuan pemakaian. pengusaha dapat memilihantara Mesin berkas elektron alan Fasilitas iradiatorgamma.

Buku[Prosiding Pertenwan don Presentasi IlmiaIl

PPNY-BATAN. Yo!{vakarta 15-17 April 1995

Tabcll. Perbandingan sifat berkas elcktrondcngan sinar gamma

Tcknik

Ekonomi daD Sosial

MANFAAT RADIASI DALA~IINDUSTRI

Pacta saat ill (1994) di 45 negara telail di-operasikan 160 irradiator sinar gamn1a yang telahdigunakan secara komersial untuk mensterilkan alarkedokteran, bahan pengemas. ballaDbaku chat alanuntuk membunuh mikroba pathogen daD mikrobapembusuk yang dikandung bahan pangan. kosmetikadaD ballaDbakunya sehingga ballaD tersebut dapatdipakai dengan aman daDdapat disimpan lcbih lama.Sekitar 280 mesin berkas elektron telah dioperasikandibeberapa negara maju seperti Jepang, AmerikaSerikat, Perancis daD Canada untuk industri kabel,pelapisan permukaan kayu. logam, kertas daDkeramik serta untuk penelitian daD pengembanganpembuatan produk barn dengan nilai tambah yangtinggi. Indonesia telah mengoperasikan dua mesinberkas elektron daD tiga fasilitas iradiator sinargamma yang digunakan untuk penelitian daDpengembangan serta untuk layanan iradiasi untukindustri. Sumber radiasi lainnya seperti neutronjugatelah digunakan untuk analisis kimia dengan teknikpengaktifan neutron daD untuk uji tidak merusak,sedangkan sumber radiasi sinar-X daDsumber radiasigamma lainnya seperti 192Ir,Lelahdigunakan eecararutin untuk menunjang industri di Indonesia.

Nally Hilmy ISs~ 0216-3128

-

Berkas elektron Sinar gamma

Efek pOOaorganisma Sarna Sarna

Kapasitas Tinggi Rendah

Kecepatan dosis Tinggi Rendah

Kerusakan bahan Rendah Lebih tinggi

Penetrasi Rendah Tinggi

Keseragaman dosis Tinggi Rendah

Berlms elektron Sinor gamma

Pemasyarakatan Mlidah Lebih susah

Modal awaI Relatifmahal Relatif mahal

Konveyer Mahal Murah

Biaya proses Mlirah Relatifmahal

Densitas baharl<, Rendah « 0,2) Tinggi (> 0,2)

Batch Besar Kecil

Prosidillg PertemllOll dnll Preselltnsi llmioh

PPNJ'-BATAN, J'ng\'oknrtn 25-27Apri11995

RadioisO1Opsebagai sumter radiasidapat me-manemkan radiasi dengan waklu para yang berbedauntuk sctiap isO1Op. Idcnlilas radioisotop tidakberubah walaupun sudah mengalami proses kinllamaupun fisika sehingga dapat digunakan scbagaiperu nut dalam bidang induslri, kesehatan clanpertanian.

Seeara umum dapat dijelaskan pemanfaatanradiasi dalam industri yang didasarkan kepada suatmembunuh mikroba clan organisma lainnya yangdikandungbeIbagai komodili untuk tujuan sterilisasiatau menurunkan kandungan mikroba, sebagaiberikut:

- Alat kedokleran sekali pakai.

- Alat laboratorium (sarung langan, pinset, pakaian,dB).

- Obat clan bahan baku obat (obat mala, talkumamilum, dlI).

- Jaringan biologi (tulang, anmi6n, kulit dB). -Bahan pangan.

- Kosmetika clan produk kesehatan lainnya.

- Bahan pengemas unluk berbagai pemakaian.Dosis radiasi yang digunakan sangat ber-

gantung kepadajumlah danjenis kandungan mikrobadari bahan yang akan diiradiasi. Umumnya dosisradiasi yang dipakai berkisar antara 5 sampai dengan25 kGy.

Pemakaian teknologi radiasi dalam industrimemperlihatkan kenaikan yang nyata dari tahun ketahun. Diperkirakan 40 sampai 50% dari alai ke-dokteran sekali pakai akan disterilkan dengan radiasipacta tahun 2000.

Pemakaian dalam indllslri yang didasarkanpacta proses curing clan ikatan silang dapat dijelaskansebagai berikul :

- Pelapisan pem1Ukaan(kayu, kertas, keramik clanlogam)

- Ikatan silang untuk membuat tubing clan kabeldengan sifat tertentu

- Vulkanisasi lateks ala111

- Pembuatan themloplastik-elastomer

- Pembuatanbahan biokompatibel(pembalutsintetis, bahan alai kedokteran)

- Imobilisasibahan biofungsiBesamya dosis radiasi yang digunakan sangat

bergantung kepada jenis bahan clankualilas bahanyang akan dihasilkan. .

Pactasaar ini BATAN telah mengoperasikandua buah iradiator sinar gamma dengan sumterkobal-60sebesar 70 dan 100kCi clandua buah mesin

Bllkll! ""'U

berbs elektron dengan energi 300 kev clan 2 Mevguna penelitian clan pcngcmbangan clan satu iradialorsinar gamma yang diopcrasikan oleh perusahaanswasta untuk industri.

MANFAAT RADIASI UNTUKLINGKUNGAN DAN KESEHAT-AN MASYARAKA T

Limbah mempunyai pengaruh negatifterhadap lingkungan clan kesehatan karena limbahbaik beIbentuk cair, radar alau gas mengandungmikrobapatogen, parasit, virus, logamberat, senyawabaraeun organik alan anorganik. Namun limbahjugamempunyai pengaruh positif karena masih me-ngandung bahan dengan nilai nutrisi yang tinggi (N,P clan trace element) yang dapat dimanfaatkan ke-mbali sebagai makanan tambahan untuk ternak,memperbaiki kondisi tanah serta dapat dipakaikembali sebagai pupuk alam menggantikan sebagiandaTi peranan pupuk buatan. Proses pemakaiankembali limbah dengan amaH akan menunjangpertanianberkelanjutan.

Manfaat radiasi untuk lingkungan clan ke-sehatanmasyarakat terutama didasarkan kepada suatradiasi sinar ganuna clanberkas eIcktran yang dapatmengeliminasi (menghilangkan alau membunuh)nlikroba patogen, parasit clan virus, menguraikansenyawaorganik beraeun, menghilangkanball busuksehingga dapat mengubah limbah menjadi senyawayang ber£1lUauntuk menyelamatkan lingkungan clanmempeIbaiki kesehatan masyarakat. Penanggulang-an limbah dengan perlakuan ladiasi adalah sualuteknologi pilihan unluk lingkungan clan kesehatannlasyarakat. Teknologi tersebut akan sangat ber-manfaat untuk negara berkembang yang masihkekurangan sarana pengolatlan iimbah clan saranapelestarian lingkungan.

Pactasaat ini sedang dikembangkan teknologiradiasi dengan berkas elektron disamping teknologiyang sudah ada misalnya metoda fisika, kimia clanbiologi sebagai eara alternatif untuk mengeliminasiflue gas yaitu gas buangan seperti SO2clanNOxyangberasal dari pembakaran bahan bakar fosil misalnyanlinyak bumi clanbatu tara. Gas buangan tcrscbutdisamping senyawaan polutan lainnya sepcrti HCI,H2Sserta senyawa organik mudah menguap (volatileorganic compound) dapat mcnimbulkan hujan asamyang sangat merusak lahan pertanian. Kcuntunganpemakaian teknologi radiasi antara lain: selektif,tidak meninggalkan residu, tidak menimbulkanpolusi barn, cepat clan efisien. Kemgiannya antaralain investasi awal tinggi clan efisiensi pemakaian

lSSN 0216-3128 Nazly Hilmy

xviii

sangat bergantung kepada kesinambunganpenggunaan.

Reaksi gas buangan dengan berkas elektrondikombinasi dengan gas NH3 clanH2O akan meng-hasilkan persenyawaan (NH4)2S04clan (NH4)NOsyang dapat digunakan sebagai bahan dasar pupuk.Reaksi utama dalam proses tersebut sebagai berikut :

I 1O.3S

II lO'sSN2,O2,H2O ~ .OH, .0, H02

SO" + .OH + .0 + H2O -7 H2SO4

NO" + .OH + .0 + H2O -7 H2N03

H2SO4 + NH3 + H2O -7 (NH4)2 S04 III 1O.lS

(NH4)z S04 + NH3 + H2O + HN03 -7 (NH4)2 S02.2NH4N03

Reaksi tersebut betjalan sangat eepat.

IAEA telah membangun clanmengoperasikansebuah mesin berkas elektron pereontohan denganenergi 10 MeV arus 50 mA di Polandia untuk mem-proses gas buangan. Proyek tersebutbetjalan denganbaik dengan menghasilkan bahan pupuk yangberkualitas sebagai basil sampingan. Bagan dariproses tersebut dapat dilihat pactagambar 1. lnstalasitersebut dapat mengolah gas bHangsebesar 270000Nm3petjam.

Limbah eair clanpadat yang terdiri dari limbahrumah tangga, limbah hewan, industri clanpertanianlainnya dengan kandungan senyawa beraeun dalamjumlah yang tidak membahayakantetapi sarat dengankandungan mikroba patogen, dapat dikonversikankembali dengan aman sebagai makanan ternak.Badan Tenaga Atom Nasional, Pusat Aplikasi Isotop

~--

FlueGaa

B/lkll IProsidiJtg Pertemllall dull Preselltasi [lmial.

PPNY-BATAN, Yol:yakarta 15-17 April 1995

clan Radiasi telah melakukan penelitiandanpengembangan pemakaian teknologi radiasi pactalimbah hewan, limbah manusia, limbah kelapa sawituntuk dipakai kembali seeara aman guna makanantambahan ikan danjuga sebagaimedia tanamanjamurdengan basil yang memuaskan. Gambar 2 mem-pedihatkan bagan dari proses iradiasi limbah kelapasawit.

Dosis radiasi sebesar 4 kGy telah dapatmenghilangkan kontaminasi E. coli, fecal Strepto-coccus, Pseudomonas sp, Salmonella sp clanEntero-bacteriaceae sertakontaminasijamurdan khamirdarikotoran bewail clan limbah rumah tangga yangdiperiksa. Penelitian clanpengembangan efek radiasisinar gamma clansinar UV terhadap polutan organikdalam bentuk limbah eair seperti limbah zat wama,limbah pestisid~, senyawa phenol, benzene claneyanida sedang dilaksanakan dengan basilsementara yang eukup meyakinkan,penelitian akandilanjutkan dengan menggunakan radiasi berkaselektron untuk memilih eara yang paling efektif,efisien clanlebih mudah ditangani jika diaplikasikandalam mengolah limbah industri. Pemakaiankembali limbah iradiasi terutama ditujukan untukmelindungi kesehatan masyarakat disampingmelestarikan lingkungandalam menunjang pertanianberkelanjutan. Dalam menghadapi era globalisasi,era pertanian berkelanjutan clan untuk melindungikesehatan masyarakat,aplikasi teknologi radiasi pactalimbah untuk dapat dimanfaatkan kembali seearaaman haruslah diperhitungkan sebagai salah satuteknologi alternatif.

~or

~ 3'-11

Stack

..Jt~;;t.-8

Particle

(~4 ')

jrl-ro' -1U",OJ,,---1

/'I'~'~ :... ,',.,',',"',..,,\"',',0 / ~f!.mejwcod)

11

-' (.8,0 ~tOl~

~~.Os ~o

ill

~~ 1!L IPJ.IO.If!

~'jO .

~4 - JJf~1O4 .:zaK.l~Il~

Gambar 1. Mckanismc pcngolahan gas buang dcngan bcrkas clcktron (CHMIELEWSI(T, 1993)

Naily Hilmy ISSN 0216-3128

Prosidinc Pertemlloll doli Preselltos"i Ilmiah

PPNY-BATAN. Yo{{l'okorto 25-27 April 1995 Bill", J xix

Inoculu1on Oru.etu181crocrcanls..

Eapt7 fru1t bunchP.la pr... fIber

Irradlat ion

rJ')/ / / / /J

~H~.~ {~~1'~

"~ C),1011 pal. _ast.~t Pastcut'Jc.tlon

(S-lOkG,)

c)

8~

cf$.

-..if;.;

-~---=C~~~...:r;

,

c:) !An1aal t..ds!

TfTrIMusbroO8S IFermentation

Gumbar 2. Skcma pcrbaik:m mutu limbah kclapa sawit dcngan iradiasi (KUME, T., 1990)

KESIMPULAN

1. Secara teknik, teknologi radiasi sudah mapanuntuk dipakai dalam industri, pelestarianlingkungan daTI melindungi kesehatanmasyarakat.Secara ekonomi, perhitungan yang cem1atsertakondisi setempat hams dikaji secara mendalamsebelum investasi.Secara sosial, pemasyarakatan mesin berkaselektron lebih mudah diterima dibandingkaniradiator sinaI gamma.Prospek daTi pemakaian radiasi untukmelestarikan lingkungan dalam menUl~angeraglobalisasi sangat cerah.

2.

3.

4.

DAFTAR PUSTAKA

1. MACHI, S., "New trends in industrialapplications of electron beam machine",Proc. ofthe Workshop on Utilization of Electron BeamMachine (Sueo Machi) JAERIM, 90-194,Tokyo(1990) 15

.2.. CHMIELEWSKI, G., "AnEnabling Technologyfor Environment Protection and Public Health",lAEA ScientificMeeting, Yienna,Austria(1990)

3. KUME,T.," Application of Radiation toAgroresources", Proceeding of the Workshops

on The Utilization of Electron Beam, Jaeri-M90-194,Tokyo(l990)

4. SCOT, B., Alstrom, irradiation of municipalsludge for agricultural use, Radiat.Phys. Chem.,Yol.25, No. 1-3 (1985) 1-10

5. VYSOTSKAYA,N.A., and SHEYCHNK, LG.,Physico-chemical aspects of sewage ionizingradiation treatments, Radiat. Phys. Chem., 28 5- 6 (1986) 581

6. HILMY, N., SUWIRMA, S., HARSOJO andSUHADI, F., Mirobiological and physico-chemical studies on irradiated dewatered sludge,Atom Indonesia, 13 1 (1987) 1

7. HILMY, N., HARSOJO, and SUWIRMA, S.,Combined treatment of solar energy and gammairradiationto eliminatepathogenicbacteria in de-watered sludge, Atom Indonesia 13 2 (1987) 15

8. HARSOJO, ANDINI, LS., HILMY, N., andSUWIRMA, S., Radiation disinfection ofmanure for animal feed suplement, AtomIndonesia 152 (1989) 13

9. HARSOJO, HILMY, N., and SUWIRMA, S.,Radiation disinfection of liquid sewage sludgefor safe reutilization, Atom Indonesia 18 1(1992) 1

10. JEAN F. SWINWORD, The CanadianCommercial Demonstration Sludge IrradiatorProject, Nordion Int. Inc., Ontario, Canada(1990)

ISSN 0216-3128 NuZTyHilmy

xx

11. THOMAS E. BATIS, StellaMott, Evaluation ofIrradiated Composted Sewage Sludge for CropProduction, Nordion Int. Inc., Ontario, Canada(1992)

12. WATANABE, H., and TAKEHISA, M., Rad.Phys. Chern. 24 1 (1984) 41

13. GARCIA, J.w., BLESSIN, c.w., INGLETI,G.E., and CARLSON, RO., J. Agr.Food Chern.226 (1974) 810

14. J. GARY YEAGER, and O'BRIEN, R T., Proc.of Conc. Water Pollution Control Federation,Detroit (1981)

15. LESSEL, T., SUESS, A., and SCHURMAAN,G., "New investigation at the sludge irradiationplant in Geiselbullach", .Radiation for Control

Bilk,,]ProsidiJlg Pertemllllll dolt Presell/asi It",i,,"

PPNY-BATAN. Yo~-"ak"r/a 25-27 April 1995

Environmental Pollution, ESNA, BRNO (1978)77

16. STARK, H., ROSOPULO, A., HENKELMANN, R, and HAHN, M., "Chemical analysisin sewage sludge after different treatment",Radiation for Pollution Abatement, ESNA,Munich (1976) 231

17. SMITH, G.S., KIESLING, H.E., RAY, E.E.,ORCASBERRO, R, TRUnLLO, P., HERBEL,C.H., and SIVINSKI, J.S., "Dried irradiatedsewage solids as supplemental feed for cattle",Irradiation of Organic Wastes for the Purpose ofAnimal Food, ESNA, Hanover (1979) 2

18. WEBB, S.1.,Canad. J. Microbiol. 7 (1961) 607.

Nazly Hilmy ISSN 0216-3128