Property

Risiko Ledakan Debu (Dust Explosion)

Fenomena yang disebut dengan ledakan debu atau dust explosion bisa dibayangkan secara sederhana dalam pengalaman kehidupan sehari-hari. Gambar poin (a) di bawah mengilustrasikan bagaimana sepotong kayu setelah dinyalakan dengan api akan terbakar namun dengan kecepatan pembakaran yang relatif lambat. Namun, ketika kayu-kayu tersebut dipotong menjadi bagian-bagian kecil, maka kecepatan pembakaran akan semakin meningkat, karena luas permukaan kontak total antara kayu dan udara meningkat, seperti diilustrasikan pada gambar poin (b). Pembakaran yang sangat cepat dapat terjadi jika kayu dibagi lagi menjadi bagian sangat kecil berukuran maksimal 0.1 mm, dan partikel kayu terdispersi di udara sebagai awan padat yang mudah tersulut oleh api. Jika awan padat yang terbentuk dari partikel kayu sangat kecil tadi terkena sumber api maka bisa terjadi pembakaran sangat cepat dengan tekanan tinggi yang disebut dengan ledakan debu atau dust explosion. Gambar poin (c) menggambarkan situasi ini.
 

Gambar 1. Ilustrasi peningkatan kecepatan pembakaran dengan meningkatnya luas permukaan
 
Dust explosion atau ledakan debu paling sering terjadi diakibatkan oleh reaksi kimia. Hanya bahan kimia yang belum memiliki oksida stabil yang dapat mengakibatkan ledakan debu. Bahan kimia seperti silikat, sulfat, nitrat, karbonat dan fosfat membentuk oksida stabil sehingga awan debu pada semen, pasir, batu kapur tidak dapat menimbulkan ledakan debu. Empat kelompok bahan utama yang mampu menimbulkan ledakan debu antara lain:

1. Bahan organik alami (biji-bijian, kayu, linen, gula, dll)
2. Bahan organik sintetis (plastik, pigmen organik, pestisida, obat-obatan, dll)
3. Batubara dan gambut; dan,
4. Logam (aluminium, magnesium, titanium, seng, besi, dll).

 
Pembakaran awan debu yang eksplosif tidak dapat terjadi kecuali massa debu per satuan volume awan debu berada dalam limit-limit tertentu. Limit ledakan tentunya berbeda untuk berbagai material debu. Misalnya, bubuk zink atau seng memiliki konsentrasi ledakan minimum di udara sekitar 500 g/m3. Konsentrasi debu yang kadang terjadi pada atmosfer ruang kerja pada pabrik umumnya memilik kadar yang rendah sehingga ledakan debu tidak dapat terjadi. Awan debu yang cukup terkonsentrasi dimana ledakan dapat terjadi selalu terletak di dalam peralatan proses, seperti pada mixer, saringan, pengering, siklon, filter, elevator, bucket, hopper, silo, dan pipa saluran untuk memindahkan atau mengangkut bubuk material.
 
Sumber pengapian yang dapat menimbulkan ledakan debu, antara lain:

1. Self-combustion dari bahan nabati alami

Beberapa bahan nabati alami dengan kandungan lemak dan/atau kelembaban tinggi dapat menyebabkan pembakaran spontan, bahkan pada suhu lingkungan normal, karena aktivitas biokimia. Jika pembakaran spontan tersebut berkontak dengan awan debu eksplosif, ledakan debu dapat terjadi.

2. Open flames dan Permukaan Panas

Nyala api dari proses pengelasan dan proses pemotongan konsentrasinya lebih dari cukup untuk menginisiasi ledakan apabila terpapar pada awan debu yang bersifat eksplosif. Selain itu, permukaan panas, misalnya overheated bearings, pemanas di ruang kerja, bola lampu, dan dinding pada mesin pengering, dapat memicu ledakan debu secara langsung melalui kontak dengan awan debu.

3. Percikan Listrik dan Elektrostatik

Ada dua jenis pelepasan percikan listrik, yang pertama adalah percikan yang dihasilkan ketika rangkaian listrik yang hidup terputus, baik secara tidak sengaja atau sengaja (misalnya, pada sakelar). Pelepasan percikan yang kedua terjadi ketika muatan elektrostatis yang terakumulasi pada benda-benda yang bersifat konduktif terlepas melalui celah udara antara dua elektroda yang menghantarkan listrik. Kedua percikan ini apabila kontak dengan awan debu eksplosif maka bisa memicuk ledakan debu.
 
Pencegahan risiko ledakan debu dapat dilakukan dengan mencegah timbulnya awan debu yang bersifat eksplosif, yaitu dengan cara:

1. Penambahan gas inert

Empat jenis gas inert saat ini digunakan untuk tujuan meminimalisir timbulnya awan debu, yaitu karbon dioksida, uap air, dan gas nitrogen. Gas inert ini ditambahkan pada sistem proses.

2. Penambahan debu inert

Prinsip ini digunakan pada pertambangan batubara, dengan menyediakan debu batu dalam jumlah yang cukup dan biasanya disimpan sebagai lapisan pada dasar mine gallery yang berada di bawah tanah.
 
Pencegahan risiko ledakan debu juga dapat dilakukan dengan mencegah sumber pengapian yang bisa menimbulkan ledakan debu melalui:

1. Penegakan sistem kerja yang memadai

Sumber pengapian ledakan debu dapat berasal dari api rokok dan api yang berasal dari sistem pengelasan, pemotongan, dan penggilingan. Sehingga, dibutuhkan sistem kerja yang memadai dengan pengawasan ketat agar api yang berasal dari rokok maupun proses-proses tersebut tidak terpapar pada awan debu sehingga menimbulkan ledakan.

2. Mencegah terjadinya self-combustion

Risiko terjadinya self-combustion sangat tergantung pada sifat material itu sendiri. Oleh karena itu, setiap kemungkinan harus diketahui atau dinilai untuk material apa pun sebelum material tersebut dimasukan ke dalam silo penyimpanan, atau ke bagian lain dari instalasi di mana kondisinya menguntungkan untuk terjadinya pemanasan sendiri dan peningkatan suhu lebih lanjut hingga membara dan terbakar.

3. Penambahan deteksi inframerah dan sistem pemadaman

Sistem ini terdiri dari detektor inframerah yang akan mengidentifikasi partikel berbahaya (sumber pengapian) dalam aliran proses. Setelah partikel terdeteksi, partikel tersebut dapat dipadamkan oleh nozel semprotan air sebelum partikel tersebut terinisiasi untuk membuat api atau ledakan debu.

4. Pencegahan timbuknya percikan listrik

Pastikan instalasi listrik yang terpasang selalu dalam kondisi baik dan memenuhi regulasi, terutama instalasi listrik pada area mengandung debu yang bersifat eksplosif.