penganalisis amonium, perangkat lunak jaringan saraf tiruan, elektroda selektif ion, Kontrol Polusi Industri

 

Ringkasan

Sebuah penganalisis amonium baru dijelaskan yang menggunakan teknologi Elektroda Selektif Ion yang telah terbukti dengan baik digabungkan dengan metode akuisisi dan pemrosesan data berbasis komputer yang unik untuk mengukur secara langsung konsentrasi ion amonium dalam larutan encer encer. Perangkat lunak jaringan saraf tiruan digunakan untuk menginterogasi basis data kalibrasi ekstensif dan mengkompensasi efek interferensi dari ion kalium, yang melekat dalam pengukuran amonium ISE. Konsentrasi sebenarnya dari kedua ion ditampilkan sebagai ppm (mg/l). Sistem ini sederhana dan cepat untuk digunakan dan hanya perlu dikalibrasi dengan satu pengukuran standar campuran sebelum setiap sesi analisis. Analisis replika larutan standar menunjukkan presisi dan akurasi lebih baik dari ±10% (SD) di sebagian besar rentang kerja (0,1 hingga 100 ppm NH 4+) hingga 100 ppm K.

Daftar Isi

1. Aparatus yang Digunakan

2. Prinsip Dasar

3. Efek Interferensi

4. Kesulitan dalam Pengukuran ISE

5. Prosedur Pengukuran.

6. Kesulitan dalam Membangun Basis Data Kalibrasi

7. Tampilan Grafis Basis Data untuk Memungkinkan Interpolasi Visual.

8. Kalibrasi ulang.

9. Rentang Konsentrasi dan Batas Deteksi

10. Hasil pada Solusi Uji

11. Kesimpulan

12. Ucapan Terima Kasih.

1. Peralatan yang Digunakan

Semua peralatan yang digunakan dalam penelitian ini disediakan oleh Nico2000 Ltd, London. Elektroda Selektif Ion adalah desain bertubuh plastik dengan diameter 8mm yang semuanya solid-state yang dipasang ke kepala elektroda ganda khusus yang dilengkapi dengan kabel dan konektor bersuara rendah. Potensi elektroda diukur dengan antarmuka komputer unik yang memperkuat sinyal dan mengubahnya ke format digital untuk dibaca langsung oleh PC meja konvensional, melalui port printer paralel. Perangkat lunak khusus digunakan untuk mengontrol perolehan data, dan memproses, merekam dan menampilkan data dan hasil, dan setiap detail analitis yang diperlukan untuk pengarsipan.

2. Prinsip Dasar

Sistem ini didasarkan pada penggunaan Ion-Selective Electrodes (ISEs) untuk mengukur konsentrasi ion amonium (NH4+) dalam larutan encer seperti danau, sungai atau air minum, atau larutan lain dengan Kekuatan Ion total kurang dari dari 0,01 M. Prinsip dasar ISE adalah, pada pencelupan elektroda dalam larutan uji, ion yang dipilih dalam larutan melewati membran selektif ion sampai tercapai keseimbangan antara konsentrasi di dalam dan di luar membran. Hal ini menyebabkan potensial listrik untuk dikembangkan yang sebanding dengan konsentrasi ion dalam larutan eksternal. Perbedaan potensial antara membran ISE dan tegangan referensi konstan stabil yang dihasilkan oleh elektroda referensi yang juga direndam dalam larutan yang sama diukur dalam milivolt. Dalam studi ini,

3. Efek Interferensi

Sayangnya, sebagian besar membran selektif ion tidak sepenuhnya spesifik untuk ion yang ditunjuk tetapi juga memungkinkan lewatnya beberapa ion lain pada tingkat yang lebih besar atau lebih kecil. Hal ini meningkatkan muatan pada membran di atas yang semata-mata disebabkan oleh ion yang terdeteksi dan menyebabkan pengukuran yang sangat tinggi. Fenomena ini dikenal sebagai Interferensi dan tingkat interferensi ini dinyatakan sebagai Koefisien Selektivitas. Koefisien selektivitas dapat ditentukan secara eksperimental untuk memberikan gambaran tentang urutan besarnya, tetapi ini bukan faktor konstan karena tergantung pada beberapa parameter termasuk konsentrasi kedua ion, keberadaan ion lain dalam larutan, dan suhu.

Dalam kasus analisis amonium, interferensi yang paling signifikan adalah dari ion kalium (K+). Kalium adalah elemen yang sangat umum yang terjadi dalam konsentrasi yang relatif tinggi di sebagian besar perairan alami. Koefisien selektivitas untuk elektroda NH4 untuk K adalah sekitar 0,1. Ini berarti bahwa jika ada konsentrasi yang sama dari kedua unsur maka interferensi K akan meningkatkan pengukuran NH4 sekitar 10%. Komplikasi lebih lanjut adalah bahwa elektroda K juga terganggu oleh ion NH4. Namun, dalam hal ini koefisien selektivitas hanya sekitar 0,01 sehingga ini memiliki pengaruh yang jauh lebih kecil pada analisis.

Penganalisis amonium baru menggunakan solusi unik untuk masalah interferensi ionik dengan mengukur sinyal dari amonium dan kalium ISE secara bersamaan dan menginterogasi basis data kalibrasi ekstensif menggunakan perangkat lunak jaringan saraf tiruan untuk mendapatkan konsentrasi sebenarnya dari kedua ion.

4. Kesulitan dalam Pengukuran ISE

Selain masalah interferensi ionik, masalah utama dengan pengukuran ISE adalah waktu stabilisasi variabel, perubahan potensial terukur selama analisis berulang, dan pengaruh kekuatan ionik variabel larutan.

A. Pengaruh Kekuatan Ionik - Aktivitas versus Konsentrasi.

Masalah ini disebabkan oleh fakta bahwa ISE hanya merekam aktivitas, atau konsentrasi efektif ion dalam larutan. Pada kekuatan ionik rendah, konsentrasi dan aktivitas pada dasarnya sama, tetapi dengan meningkatnya konsentrasi, atau jika ada ion lain, maka jumlah ion yang mencapai dan berinteraksi dengan membran berkurang oleh interaksi antar-ion dalam sebagian besar larutan. . Grafik kalibrasi standar untuk pengukuran ISE bergantung pada hubungan linier antara beda potensial dan logaritma aktivitas ion yang bersangkutan. Dalam analisis konvensional, jika sampel diharapkan memiliki kekuatan ionik yang tinggi (lebih besar dari sekitar 0,01Molar), maka ISAB (Ionic Strength Adjustment Buffer) ditambahkan ke semua standar dan sampel untuk meningkatkan kekuatan ion ke level tinggi yang sama, dan karenanya menghasilkan perbedaan yang seragam antara aktivitas dan konsentrasi. Dalam hal ini pembacaan potensial kemudian dapat berhubungan langsung dengan konsentrasi. Pilihan ISAB sangat penting dan bervariasi tergantung pada ion yang dianalisis dan elektroda referensi yang digunakan. Dalam kasus ELIT Ammonium Analyser, kalibrasi tidak bergantung pada hubungan linier dan diantisipasi bahwa sebagian besar sampel akan memiliki kekuatan ion rendah sehingga efek kekuatan ionik variabel dapat diabaikan dan ISAB tidak diperlukan.

B. Potensi Drift

Pengaruh potensial drift dapat dengan mudah dilihat jika serangkaian larutan standar diukur berulang kali selama periode waktu tertentu. Hasil menunjukkan bahwa perbedaan antara tegangan yang diukur dalam larutan yang berbeda (yaitu kemiringan elektroda) tetap sama tetapi nilai sebenarnya dari mV umumnya melayang ke bawah.

Ini karena empat efek utama.

a) Penghapusan dan penggantian ISE secara terus-menerus dalam larutan yang berbeda akan menghasilkan histeresis atau efek memori elektroda, yang besarnya tergantung pada konsentrasi relatif larutan baru dan lama. Jadi, jika solusi yang sama diukur kembali setelah mengukur yang berbeda, solusi tersebut akan menyimpan memori dari solusi sebelumnya dan tidak dapat diharapkan memberikan pembacaan mV yang sama persis untuk kedua kalinya. Selama penelitian ini ditemukan bahwa efek ini dapat diminimalkan dengan merendam elektroda dalam air de-ionisasi selama beberapa detik sebelum setiap pengukuran.

b) Dengan penggunaan jangka panjang, membran ISE dapat menjadi terhidrasi dan/atau teroksidasi dan ini akan menyebabkan perubahan progresif dalam responsnya terhadap larutan eksternal.

c) Elektroda referensi memiliki voltase yang stabil selama periode waktu yang singkat tetapi cenderung mengalami pergeseran lambat dalam potensial sambungan cairan ketika direndam dalam waktu lama. Selain itu, tidak mungkin bahwa potensial sambungan cairan akan selalu mengendap pada nilai yang sama persis setiap kali elektroda referensi direndam dalam larutan baru.

d) Potensial elektroda bergantung pada suhu. Oleh karena itu, umumnya direkomendasikan bahwa suhu sampel dan larutan kalibrasi tidak boleh berbeda lebih dari 2°C.

Tiga masalah terakhir ini dapat diminimalkan dengan seringnya kalibrasi ulang.

C. Waktu Stabilisasi

Setelah merendam elektroda dalam larutan baru, pembacaan mV biasanya turun dengan cepat pada awalnya beberapa mV, dan kemudian secara bertahap, dan semakin lambat, turun ke pembacaan yang stabil ketika membran ISE menyeimbangkan dan potensial persimpangan cairan elektroda referensi stabil. Keseimbangan ini dapat memakan waktu hingga 3 atau 4 menit untuk mencapai nilai yang benar-benar stabil. Terkadang pembacaan mulai naik lagi setelah periode stabil yang singkat dan penting untuk memastikan bahwa perekaman dilakukan pada titik terendah, sebelum kenaikan ini berlanjut ke tingkat yang lebih tinggi. Dalam penelitian ini ditemukan bahwa tidak perlu menunggu pembacaan yang benar-benar stabil tetapi hasil yang memuaskan dapat diperoleh dengan melakukan pembacaan setelah waktu yang ditentukan sebelumnya, sehingga setiap pengukuran dilakukan pada titik kurva peluruhan yang sama. .

5. Prosedur Pengukuran.

Saat mengukur sampel dan standar, penting untuk mencoba mempertahankan efek yang seragam dari faktor penyimpangan dan histeresis yang dijelaskan di atas. Jadi semua sampel dan larutan standar harus selalu diukur menggunakan prosedur yang sama persis.

Yang diadopsi dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

a) Sebelum setiap larutan baru, elektroda dibilas dengan pancaran air de-ionisasi dan dikeringkan dengan lembut dengan jaringan serat rendah.

b) Elektroda direndam dalam air deionisasi murni selama sekitar 30 detik untuk memastikan bahwa membran selalu dalam keadaan yang sama pada awal setiap pengukuran. Setelah perendaman, mereka kembali dioleskan kering untuk menghindari pengenceran larutan berikutnya.

c) Antara 50 dan 100 ml larutan dituangkan ke dalam gelas kimia 100 atau 150 ml dan ketiga elektroda direndam dalam larutan hingga kedalaman sekitar 1 sampai 2 cm.

d) Larutan diaduk secara manual selama beberapa detik untuk memastikan homogenitas dan kontak yang baik antara larutan dan membran; yaitu tidak ada gelembung udara.

e) Larutan kemudian didiamkan dan pembacaan dilakukan tepat dua menit setelah berhenti berputar.

6. Kesulitan dalam Membangun Basis Data Kalibrasi

Data kalibrasi yang diperlukan adalah mV terukur untuk NH4 dan K dari serangkaian larutan standar yang mengandung konsentrasi kedua ion yang diketahui. Masalah utama dengan metode ini adalah bahwa sejumlah besar titik kalibrasi diperlukan untuk memungkinkan interpolasi yang akurat dari sampel yang tidak diketahui. Ini bisa sangat memakan waktu dan tidak akan menjadi proposisi yang layak jika perlu untuk membangun database kalibrasi terpisah untuk setiap set elektroda. Untungnya, pengujian awal menunjukkan bahwa respons relatif elektroda terhadap ion NH4 dan K sangat seragam dan dapat direproduksi sehingga bentuk grafik kalibrasinya sama untuk semua. Oleh karena itu, sangat berharga untuk menginvestasikan banyak waktu dan usaha dalam membangun database yang besar. Dalam praktek,

Metode yang diadopsi di sini adalah membangun database secara bertahap dengan mengukur sejumlah kecil standar, umumnya sepuluh atau dua belas sekaligus. Untuk setiap batch, standar "normalisasi" umum (N) yang mengandung 5 ppm NH4 dan 10 ppm K selalu diukur terlebih dahulu, beberapa kali untuk mendapatkan pembacaan yang stabil dan memungkinkan elektroda menjadi sepenuhnya basah dan beroperasi. Kemudian standar kalibrasi diukur dalam urutan 1, 2, 3,...10, N, 10,...3, 2, 1, N. Rata-rata dari nilai-nilai ini kemudian diambil untuk mengkompensasi penyimpangan apapun selama periode pengukuran. Batch standar berikutnya kemudian dibuat dan diukur dengan cara yang sama, biasanya pada hari yang berbeda dan mungkin pada suhu yang berbeda. Kemudian dimungkinkan untuk mengkompensasi setiap variasi periodik dalam respons elektroda dengan menggunakan perbedaan nilai rata-rata N untuk menormalkan batch baru ke yang lama sehingga semuanya kompatibel. Validitas normalisasi ini dikonfirmasi dengan secara berkala menganalisis kembali solusi lain dari proses sebelumnya. Setelah membuat kalibrasi kasar dengan standar terukur, maka perlu dilakukan interpolasi untuk menyediakan data perantara untuk mengisi kesenjangan.

7. Tampilan Grafis Database untuk Mengizinkan Interpolasi Visual.

Grafik kalibrasi ISE konvensional dibuat dengan memplot log konsentrasi pada sumbu X terhadap mV pada Y. Dalam kasus koreksi interferensi NH4/K, diperlukan dua grafik, masing-masing dengan serangkaian kurva yang mewakili konsentrasi yang berbeda. dari ion lainnya. Jadi satu kurva dapat ditarik menunjukkan NH4 mulai dari 0,1 sampai 100 ppm, dengan semua sampel mengandung 1 ppm K, yang lain dengan kisaran NH4 yang sama tetapi semuanya mengandung 5 ppm K dan seterusnya (Gbr.1).

Demikian pula untuk kalibrasi K, tetapi dalam kasus ini penyebarannya lebih sedikit dan lebih banyak kurva pada dasarnya linier dan tumpang tindih karena kandungan NH4 hanya memiliki pengaruh yang signifikan pada rasio NH4/K yang tinggi. Grafik ini kemudian digunakan pertama untuk menghaluskan data eksperimen dan menghilangkan hasil yang jelas-jelas palsu, dan kedua untuk menemukan nilai mV untuk konsentrasi menengah, di setiap titik di mana skala Log melintasi kurva kalibrasi yang sesuai. Dengan cara ini, basis data kalibrasi diperluas secara signifikan.

Sayangnya grafik ini tidak terlalu memuaskan untuk menemukan konsentrasi sampel yang tidak diketahui. Ketika sampel yang tidak diketahui diukur, konsentrasi K harus dibaca dari kalibrasi K menggunakan mV terukur dari elektroda K. Kemudian NH4 mV harus ditelusuri melintasi grafik kalibrasi NH4 sampai memenuhi kurva yang sesuai yang mewakili kandungan K yang diketahui dan dengan demikian konsentrasi NH4 dapat ditentukan dengan menjatuhkan tegak lurus terhadap sumbu X. Metode ini terbukti sangat membosankan dan memakan waktu dan agak tidak akurat, terutama pada rasio NH4 terhadap K yang tinggi. Ditemukan bahwa interpolasi yang jauh lebih memuaskan dapat dibuat jika data kalibrasi diplot pada grafik linier mV NH4 versus mV K dan kemudian dikontur untuk konsentrasi (Gbr.2). Namun demikian, metode ini masih agak tidak akurat, subjektif,

8. Kalibrasi ulang.

Sebelum digunakan, basis data harus dikalibrasi ulang untuk mengimbangi perbedaan antara respons elektroda yang digunakan untuk membangun basis data dan set operasi saat ini. Juga untuk setiap perubahan periodik dalam respons elektroda karena penuaan, hidrasi membran atau penyimpangan potensial sambungan cairan dari elektroda referensi, dan untuk setiap perbedaan suhu.

Setelah mendapatkan tampilan database, satu titik harus dipilih untuk kalibrasi ulang. Jika kisaran perkiraan konsentrasi NH4 dan K dari sampel yang akan dianalisis diketahui, maka titik kalibrasi ulang harus dipilih yang paling dekat dengan pertengahan kisaran ini. Jika tidak, setiap titik yang nyaman dari suatu tempat di tengah data dapat dipilih; misalnya 5 ppm NH4 dan 10 ppm K. Larutan kalibrasi harus dibuat segar oleh analis, sebaiknya setiap hari, untuk mencegah kesalahan akibat kerusakan larutan encer. Solusi ini kemudian diukur dan semua pengukuran sampel berikutnya dinormalisasi untuk mengkompensasi perbedaan nilai asli dan baru untuk mV standar. Data mV yang dinormalisasi kemudian dapat dibandingkan dengan database untuk interpolasi nilai ppm. Setelah larutan kalibrasi dibuat,

Untuk akurasi dan presisi yang optimal, dianjurkan agar prosedur kalibrasi ulang dilakukan relatif sering, terutama jika ada perubahan suhu yang signifikan selama analisis. Idealnya, suhu larutan kalibrasi dan larutan sampel apa pun tidak boleh berbeda lebih dari sekitar ±1°C. Untuk hasil yang paling tepat bahkan mungkin bermanfaat untuk mengkalibrasi ulang antara setiap pengukuran sampel.

9. Rentang Konsentrasi dan Batas Deteksi

Data kalibrasi berkisar dari 0,1 hingga 100 ppm NH4 dan 1 hingga 100 ppm K. Namun, keandalan koreksi interferensi tergantung pada rasio dua ion dalam larutan dan pada area tertentu dari kalibrasi sedang digunakan. Dengan demikian jika kandungan K kurang dari 10 ppm maka dapat diperoleh data NH4 yang reliabel hingga sekitar 0,1 ppm. Namun, dengan meningkatnya kandungan K, batas deteksi yang lebih rendah untuk NH4 meningkat sehingga pada sekitar 30 ppm K mungkin sulit untuk membedakan antara 0,5 dan 1 ppm NH4. Pada sekitar 70 ppm K menjadi sulit untuk membedakan antara 2 dan 3 ppm NH4 dan pada 100 ppm K hanya hasil di atas sekitar 3 ppm NH4 yang dapat dianggap andal.

Sampel yang berada di luar jangkauan database kalibrasi tidak dapat dianalisis secara akurat dengan sistem ini. Namun demikian, jika tegangan lebih rendah dari kisaran kalibrasi maka dapat diprediksi dengan pasti bahwa konsentrasi NH4 kurang dari 0,1ppm atau kurang dari 1 ppm K. Jika tegangan di atas kisaran K maka ini menunjukkan bahwa konsentrasi K lebih besar dari 100 ppm, tetapi jika NH4 melebihi kisaran maka lebih hati-hati harus digunakan dalam menafsirkan hasil ini karena sebagian akan tergantung pada kandungan K.

10. Hasil pada Larutan Uji

Untuk menguji reproduktifitas analisis, lima larutan uji murni diukur masing-masing lima kali. Larutan ini dibuat dengan mengencerkan dan mencampurkan dua larutan standar curah dalam jumlah yang sesuai: 1.000 ppm NH4 sebagai NH4Cl dan 10.000 ppm K sebagai KCl. Perhatikan bahwa dalam semua pekerjaan ISE, konsentrasi dinyatakan sebagai konsentrasi ion dalam larutan, bukan molekul induk. Sebelum setiap rangkaian pengukuran, sistem dikalibrasi ulang menggunakan standar dengan 5 ppm NH4 dan 10 ppm K.

Untuk lebih meminimalkan efek drift, larutan diukur dengan urutan sebagai berikut:

kalibrasi ulang, A,B,C ,D,E, kalibrasi ulang, E,D,C,B,A, kalibrasi ulang, A,…dst.

Hasil pada Tabel 1 menunjukkan standar deviasi pada rata-rata lebih baik dari ±10% di semua kasus dan akurasi (deviasi dari benar - %Error dalam tabel) kurang dari 10% di semua kecuali konsentrasi terendah.

Tabel 1. Reproduksibilitas dan akurasi pengukuran larutan uji.

Contoh A

Contoh B

Contoh C

Contoh D

Contoh E

NH4

K

NH4

K

NH4

K

NH4

K

NH4

K

ppm benar

0.2

5

0,5

2

0,5

10

50

2

50

70

Ukuran.1

0,26

4.99

0,52

1.91

0,45

10.4

52.2

2.10

52.9

81.5

Ukuran.2

0,20

5.67

0,51

2.15

0,49

10.8

51.0

2.13

50.8

76.8

Meas.3

0.24

5.25

0,49

2.06

0,46

10.5

51.0

2.19

51.0

75.0

Meas.4

0,23

5.26

0,54

1.98

0,50

10.4

49.3

2.04

49.5

70.9

Ukuran.5

0,22

5.25

0,51

2.04

0,42

10.5

48.3

1.99

49.5

71.1

                     

Berarti

0,23

5.3

0,51

2.0

0,46

10.5

50.4

2.1

50.7

75.0

Std. Dev.

0,02

0.24

0,02

0,09

0,03

0.16

1.53

0,08

1.44

4.40

%SD

9.7

4.6

3.5

4.4

6.9

1.5

3.0

3.7

2.8

5.9

%Kesalahan

15.0

5.7

2.8

1.4

-7.2

5.1

0,7

4,5

1.5

7.2

11. Kesimpulan

Penganalisis Amonium yang baru menyediakan metode yang cepat, mudah, dan murah untuk menentukan konsentrasi ion amonium dalam larutan air berkekuatan ionik rendah yang mengandung kontaminasi kalium yang signifikan. Ini dapat memberikan presisi dan akurasi lebih baik dari ± 10% pada rentang konsentrasi dari 0,5 hingga 100 ppm NH4. Sekarang siap untuk uji coba lapangan dan perbandingan dengan metode lain untuk mengukur NH4 di perairan alami dan larutan berair lainnya seperti jus buah dan minuman keras, untuk mengevaluasi pengaruh matriks sampel kompleks dan kontaminasi biologis pada analisis ini.

12. Ucapan Terima Kasih.

Beberapa orang telah terlibat dalam membawa proyek ini ke kesimpulan yang sukses.

Heinz Kreuzberg adalah dalang utama dan kekuatan pendorong. Proyek ini tidak akan mungkin terjadi tanpa visi dan dedikasinya dalam mengembangkan antarmuka komputer dan perangkat lunak pengolah data. Dr. Alexander Kapustin mengembangkan ISE solid state dan memberikan pelatihan dasar CCR dalam teori dan praktik pengukuran ISE.

Perhatian khusus harus dibuat dari karya yang terinspirasi dan berdedikasi dari Yiying Cui dan Feng Xiao dalam mengembangkan dan menulis program komputer, yang penting untuk memungkinkan kemajuan lebih lanjut dalam teknik dan pemrosesan data pengukuran ISE. Kesabaran dan pengertian mereka dalam menghadapi pemboman berbulan-bulan dengan permintaan yang tak berkesudahan untuk mengubah dan menulis ulang perangkat lunak tidak dapat dipuji terlalu tinggi. Neil Lawrence dan Dr Niranjan (sebelumnya dari University of Cambridge) berterima kasih atas bantuan mereka yang tak ternilai dalam pengembangan awal jaringan saraf untuk pemrosesan data ISE.

Chris C Rundle, BSc, PhD. Nico2000 Ltd. London, Inggris. ( www.nico2000.net ) Juli 2000.

Elektroda Selektif Ion, elektroda ganda, ion amonium (NH 4 +), larutan encer, membran selektif ion, tegangan referensi konstan, larutan pengisian equi-transferen, Koefisien Selektivitas, analisis amonium, penganalisis amonium, interferensi ion ISAB (Kekuatan Ionik Penyesuaian Buffer), histeresis, efek memori elektroda, kalibrasi ulang yang sering, potensi sambungan cair

Kloropikrin, Kontrol Polusi Udara, Tingkat Jejak, Kromatografi Gas, Desain Komposit Pusat, Desorpsi Termal, Manajemen Bencana Lingkungan

Pendahuluan dan tujuan penyelidikan

Penentuan tingkat jejak agen perang kimia di atmosfer menghadirkan tantangan yang cukup besar. Chloropicrin, atau trichloronitromethane, adalah cairan bergerak tidak berwarna (bp 112 °C) dengan volatilitas tinggi (1,65 x 105 mg m-3 pada 20 °C). Ini pertama kali dibuat dengan penambahan larutan asam pikrat ke dalam bubuk pemutih.1 Kloropikrin digunakan dalam skala besar dalam Perang Dunia I sebagai agen lachrymatory dan gas mematikan.2,3 Ini menyebabkan muntah ketika dihirup dan memaksa tentara untuk mengeluarkannya. topeng mereka dan mengekspos diri mereka ke aksi gas yang menembus topeng kurang mudah.4 Itu sering dicampur dengan agen beracun lainnya, terutama fosgen dan difosgen. Kloropikrin sangat beracun: konsentrasi antara 0,8 dan 2 ppmv menyebabkan edema paru yang berpotensi mematikan5 dan metabolitnya dapat bersifat mutagenik pada mamalia.6,7 Karena penggunaan industri yang berkelanjutan,

Pada awal tahun 1907, emulsi chloropicrin dalam air sabun diusulkan sebagai insektisida.8 Uji fumigasi dengan chloropicrin pertama kali dilakukan sekitar tahun 1917 di Amerika Serikat.9 Ini masih digunakan sebagai fumigan biji-bijian dan insektisida tanah10 dan penggunaannya terus menerus menyebabkan masalah lingkungan.11 Meskipun chloropicrin memiliki kelarutan yang rendah dalam air, 0,16 % pada 25 °C, biasanya terurai dengan cepat di tanah dengan waktu paruh sekitar 4 jam.12

Desorpsi termal dengan kromatografi gas dan spektrometri massa (TD-GC-MS) berguna untuk analisis senyawa volatil dari atmosfer atau ruang atas tanah. Sebuah keuntungan yang jelas dari termal atas desorpsi pelarut adalah pra-konsentrasi analit tanpa pengenceran sebelum analisis. Tenax TA™ telah digunakan untuk pengambilan sampel kloropikrin di udara tetapi menggunakan desorpsi pelarut.13 Bersama dengan TD-GC-MS, pengambilan sampel tabung sorben yang dipompa dapat memberikan metode yang sangat baik untuk mendeteksi jumlah jejak kloropikrin. Pendekatan ini lebih fleksibel dan nyaman untuk senyawa volatil daripada perangkap kapiler langsung.14 Namun kloropikrin tidak stabil pada suhu di atas titik didihnya, terurai menjadi fosgen COCl 2 dan nitrosil klorida NOCl.15,16 Suhu yang secara rutin digunakan dalam analisis desorpsi termal, lebih besar dari 110 °C, dapat mengakibatkan perkiraan jumlah chloropicrin yang terlalu rendah karena degradasi termal. Sebelumnya, kami mendemonstrasikan kegunaan desorpsi termal untuk analisis beberapa agen perang kimia.17 Ketergantungan suhu dari respon chloropicrin mendorong penelitian ini yang berusaha mengoptimalkan parameter untuk analisisnya.

Kami memeriksa pengaruh parameter desorpsi termal menggunakan desain komposit pusat (CCD). Jenis desain ini memungkinkan domain eksperimental untuk dipetakan dan nilai optimal untuk parameter yang akan disimpulkan, sekaligus mengurangi jumlah eksperimen dibandingkan dengan desain sekuensial. Memahami faktor utama dan interaksinya memungkinkan pengembangan model matematika untuk memprediksi respons instrumen. Kondisi analitis yang dioptimalkan memungkinkan penentuan kadar kloroprin dalam sampel udara secara efisien.

Metodologi eksperimental

i) Model matematika

 Teori dan penerapan desain eksperimental ditinjau di tempat lain.18,19 Metodologi permukaan respons memungkinkan respons sistem (area puncak) untuk dioptimalkan sehubungan dengan empat parameter: suhu desorpsi, waktu desorpsi, suhu katup dan suhu saluran transfer. Faktor-faktor ini biasanya bervariasi untuk mengoptimalkan sistem desorpsi termal. CCD ortogonal yang dapat diputar memungkinkan hubungan empiris antara respons sistem dan faktor-faktor ini untuk dijelaskan. Dua CCD dilakukan; satu menggunakan suhu rendah dan satu menggunakan suhu tinggi. Model matematis untuk CCD empat variabel dapat digambarkan dengan Persamaan 1.

Y = 0 + j xj + jj x2j + jk xjxk Persamaan 1

Dimana:

Y = respon sistem

Xj,k = variabel sistem

0, j, jj, jk = koefisien regresi berturut-turut untuk suku-suku konstan, linier, kuadrat dan interaksi

Koefisien regresi dihitung dengan menyesuaikan nilai parameter eksperimental ke garis regresi kuadrat terkecil. Persamaan kuadrat atau persamaan yang hanya berisi hasil suku signifikan. Ini kemudian dapat digunakan untuk memprediksi respons sistem pada tingkat faktor eksperimental tertentu. Tingkat domain eksperimental muncul pada Tabel 1.

 CCD terdiri dari desain bintang yang dipaksakan melalui pusat desain faktorial. Empat desain faktor yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari 24 desain faktorial (16 percobaan), desain bintang 2 x 4 + 1 (9 percobaan) dan 6 titik pusat (4 di bagian faktorial dan 2 di bagian bintang). Hasil 30 percobaan dijalankan secara acak dalam tiga blok (tiga hari berturut-turut). Nilai 2 digunakan untuk memastikan rotatabilitas dan ortogonalitas desain seperti yang dihitung dengan persamaan 2. Batas atas dan bawah setiap faktor ditempatkan pada titik aksial desain.

= ± (NF)1/4 = ± 2.0 Persamaan 2

Dimana

NF = jumlah percobaan dalam bagian faktorial desain (16)

Hasil untuk CCD suhu tinggi dan rendah juga ditunjukkan pada Tabel 2.

ii) Reagen

Chloropicrin dibeli dengan kemurnian >99% dari Fluka (Gillingham, UK). Metanol (kualitas distol) diperoleh dari Fisher Scientific (Loughborough, UK). Keduanya digunakan tanpa pemurnian lebih lanjut. Tenax TA™ (60-80 mesh) dipasok oleh Marks International Ltd (Mid-Glamorgan, UK).

iii) Spiking tabung Tenax dengan chloropicrin

Tabung TD dikemas dengan 100 mg Tenax TA™ dikondisikan pada 320 °C selama 90 menit kemudian 340 °C selama 30 menit dalam aliran nitrogen (100 mL min-1). Sekitar seperempat dari tabung dipilih secara acak dan didesorbsi dalam sistem ATD. Tidak ada puncak signifikan di atas garis dasar yang diamati, oleh karena itu pembersihan lebih lanjut tidak diperlukan.

Tabung dibubuhi 10 L 50 g mL-1 larutan kloropikrin dalam metanol (500 ng pada tabung) dengan memuat uap atau cairan. Pemuatan uap dilakukan dengan menggunakan rig pemuatan uap (Marks International, UK) pada 50 atau 100 mL min-1. Pemuatan cairan dilakukan dengan menyuntikkan standar ke kasa depan tabung dan menarik udara melalui tabung pada 50 mL min-1 selama 30 detik menggunakan pompa pengambilan sampel pribadi.

iv) Parameter ATD, GC dan MSD untuk CCD

Sistem Perkin Elmer ATD 400 digunakan untuk desorpsi termal tabung berduri. Parameter ATD divariasikan untuk mengoptimalkan sistem dan dibahas pada bagian selanjutnya. Tekanan head 14,7 psi diatur pada 40 °C (31 cm s-1) dan aliran split outlet 10 mL min-1 digunakan untuk semua percobaan. Di bawah kondisi ini, chloropicrin dielusi pada 4,6 menit. Pemisahan outlet memberikan sekitar 50 ng pada kolom analitis (dari tabung yang diisi dengan 500 ng kloropikrin) menghasilkan rasio sinyal terhadap noise sekitar 10:1 untuk total kromatogram ion. Setiap tabung didesorbsi dua kali untuk melihat desorpsi tidak sempurna. Tidak ada chloropicrin yang terdeteksi dari desorpsi kedua dalam kromatogram ion yang diekstraksi.

GC-MS dilakukan pada Hewlet Packard 5890 GC (seri 2) yang dihubungkan ke MSD Hewlet Packard 5971A. Kolom kapiler DB5-MS (25 m, 0,2 mm, 0,33 mm) digunakan dengan suhu oven GC awal 40 °C yang dipertahankan selama 2 menit kemudian dinaikkan pada 20 °C min-1 hingga 160 °C, kemudian 30 °C min-1 hingga 310 °C selama 2 menit. MSD dioperasikan dalam +EI dengan energi elektron 70 eV. Pemantauan ion yang dipilih digunakan untuk mendeteksi ion pada m/z = 47, 82, 117, 119, 121 dan 123 setelah penundaan pelarut selama 4 menit (waktu siklus 1,44 siklus s-1).

v) Identifikasi dan integrasi puncak

Satu-satunya puncak yang signifikan dalam kromatogram yang diperoleh berhubungan dengan chloropicrin. Puncaknya diidentifikasi dengan perbandingan dengan database spektral massa in-house dan interpretasi pola fragmentasinya. Kromatogram ion yang diekstraksi terdiri dari m/z = 117 (kehilangan NO 2), 82 (kehilangan Cl pertama) dan 47 (kehilangan Cl kedua) diperoleh untuk setiap tabung. Rasio isotop 117, 119, 121 dan 123 (100:97.5:31.7:3.4) adalah karakteristik. Gambar 1 menampilkan spektrum massa SIM 1ng chloropicrin pada kolom.

vi) Kalibrasi GC-MS

Standar dibuat dengan melarutkan chloropicrin dalam heksana kemudian diencerkan untuk menghasilkan larutan dengan konsentrasi 0,1, 1, 5, 10, 20, 50 dan 100 ng L-1. 10 m L masing-masing disuntikkan ke tabung Tenax menggunakan teknik pemuatan uap (n = 3). Area puncak rata-rata untuk ulangan diplot terhadap ng yang disuntikkan pada kolom.

vii) Uji stabilitas

Setelah mengoptimalkan parameter desorpsi termal, uji stabilitas dilakukan dengan menggunakan tiga set enam tabung yang diisi dengan 100 g chloropicrin dengan injeksi cair atau uap. Tabung dibubuhi dan disimpan pada suhu kamar (21 ° C), di lemari es (2 ° C) dan di freezer (-5 ° C) untuk masing-masing empat periode waktu (1, 7, 14 dan 28 hari).

Persentase pemulihan dan area puncak terdistribusi normal dan tidak ada transformasi data yang diperlukan sebelum manipulasi statistik. Setiap set data pemulihan diperiksa untuk outliers dengan Q-test Dixon. Hal ini mengakibatkan dua pengamatan dikeluarkan dari analisis statistik. Normalitas pemulihan dikonfirmasi menggunakan uji normalitas Anderson-Darling pada tingkat kepercayaan 95%. Data yang dinormalisasi memiliki ap > 0,05 yang menunjukkan distribusi normal.

 Analisis varians (ANOVA) dilakukan dengan menggunakan model linier umum dua arah untuk kondisi penyimpanan dan waktu penyimpanan dan istilah interaksi terkait (kondisi penyimpanan x waktu penyimpanan) pada tingkat kepercayaan 95%. Interval kepercayaan simultan Bonferroni juga dihasilkan sebagai bagian dari ANOVA untuk memungkinkan perbandingan beberapa sampel rata-rata. Uji normalitas Anderson-Darling pada tingkat kepercayaan 95% pada residual model ANOVA yang dipasang digunakan untuk memvalidasi model.

Hasil

i) Pengembangan parameter ATD optimal dari CCD dan validasi model

Model kuadrat penuh awalnya diperoleh untuk setiap CCD. Dalam kedua kasus waktu desorpsi dan suhu desorpsi ditemukan tidak signifikan. Mengabaikan suku-suku yang tidak signifikan dan kuadrat serta interaksinya yang terkait menyebabkan persamaan regresi yang lebih sederhana yang hanya melibatkan suhu katup dan/atau garis.

ANOVA dilakukan pada data respons secara individual untuk CCD 1 dan 2 (Tabel 2). Untuk CCD 1, hanya kuadrat suhu katup yang memengaruhi respons dengan area puncak optimal yang diamati pada 120 hingga 130 °C (Gambar 2). Dalam kasus CCD 2, suhu katup dan saluran dan suku kuadratnya signifikan dengan respons optimum di wilayah 180 hingga 220 °C (maksimum untuk keduanya = 195 °C) untuk kedua parameter (Gambar 3). Kedua model dapat dianggap cukup karena tidak ada bukti ketidakcocokan (p > 0,05).

Penurunan respons, mungkin karena dekomposisi termal kloroprin, terjadi di atas suhu katup 130 °C dalam domain yang dijelaskan oleh CCD 1. Degradasi termal kloroprin diketahui berlangsung lambat di sekitar titik didihnya 112 °C 15 dan lebih cepat pada suhu tinggi. Dekomposisi berlangsung dengan pemutusan ikatan CN yang lemah, dan menghasilkan dua radikal, ·CCl3 dan · NO2 , yang bereaksi menghasilkan fosgen, oksida nitrat, karbon monoksida, klorin dan sejumlah kecil karbon tetraklorida.16 Dalam percobaan kami , suhu saluran di atas 180 °C mengakibatkan dekomposisi kloroprin, mendukung pentingnya faktor ini dalam CCD 2. Suhu katup dan saluran mempengaruhi dekomposisi secara individual karena keduanya tidak berinteraksi baik dalam CCD 1 dan 2.

Referensi ke Tabel 2 menunjukkan bahwa suhu katup dan saluran dan istilah kuadrat terkait sangat signifikan di atas 180 °C. Untuk mengeksplorasi hubungan lebih lanjut dan mendapatkan model matematika untuk area puncak chloropicrin, CCD digabungkan dengan penataan ulang. Ini memungkinkan total sepuluh nilai numerik untuk suhu katup dan saluran untuk diselidiki. Semua titik faktorial dikelompokkan bersama seperti titik bintang dan titik pusat. Setiap kelas titik kemudian diidentifikasi sebagai blok dalam desain. Poin faktorial ditugaskan ke blok 1 dan 2, titik pusat ke blok 3 dan 4 dan titik bintang ke blok 5 dan 6 untuk CCD 1 dan 2. Uji-F digunakan untuk menentukan apakah data area puncak untuk CCD 1 dan 2 berasal dari populasi yang sama. Nilai F eksperimental kurang dari F kritis (P = 0.

Plot kontur yang dihasilkan untuk CCD ini (CCD 3) ditunjukkan pada Gambar 4. Ini menunjukkan bahwa CCD1 adalah domain yang lebih akurat, karena pada suhu di atas 130 °C untuk saluran dan katup, terjadi pengurangan luas puncak yang signifikan. Analisis ANOVA untuk CCD gabungan ini muncul pada Tabel 2. Hasilnya menunjukkan bahwa model menjelaskan tingkat varians yang tinggi dalam kumpulan data tanpa kekurangan kesesuaian (p > 0,05) dengan suhu katup dan kuadrat dari kedua faktor menjadi sangat signifikan (p < 0,05). Interaksi antara katup dan suhu saluran tidak signifikan. Ini menyiratkan bahwa baik katup dan suhu saluran menurunkan area puncak kloroprin, yaitu dekomposisi dapat terjadi ketika salah satu suhu dinaikkan di atas sekitar 130 hingga 150 °C (lihat Gambar 4). Dengan demikian model prediksi dapat diturunkan (Persamaan 3). Optimasi respon dilakukan dengan menyesuaikan persamaan tereduksi untuk temperatur saluran dan katup. Istilah linier untuk suhu garis tidak signifikan pada tingkat kepercayaan 95% dan karena itu dikeluarkan.

PA = -1874629 + 48873x3 -245x32 -275x42 Persamaan 3

Menggunakan PA sebagai respons dan rentang suhu katup (75 °C hingga 260 °C) dan suhu saluran (75 °C hingga 225 °C) sebagai faktor yang dimodelkan, metode optimasi fungsi keinginan digunakan. 20 Waktu desorpsi dan suhu desorpsi, tidak memiliki pengaruh pada luas puncak, dipertahankan pada nilai titik tengahnya (masing-masing 10 menit dan 200 °C). Area puncak maksimum diperoleh dengan menyetel suhu katup dan saluran pada 125 °C. Nilai optimum untuk keduanya adalah 125 °C seperti yang disarankan oleh Gambar 3. Oleh karena itu, pengaturan suhu katup dan saluran ke 125 °C harus memaksimalkan area puncak untuk chloropicrin.

Keakuratan model prediksi diuji dengan menyelesaikan Persamaan 3 untuk suhu optimum (125 °C) untuk mendapatkan perkiraan luas puncak yang memiliki nilai 1,23e7. Ini lebih baik dibandingkan dengan area puncak rata-rata yang diamati 1,22e7 (kesepakatan 99%). Dengan demikian model memberikan tingkat kapasitas prediksi yang tinggi dan memang melebihi kekuatan prediksi yang diperkirakan sebesar 73% (Tabel 2). Oleh karena itu suhu ini digunakan untuk analisis tabung berduri kloropikrin untuk semua percobaan yang dijelaskan pada bagian selanjutnya. Kondisi desorpsi termal yang digunakan diringkas dalam Tabel 3.

ii) Spiking tabung Tenax dengan chloropicrin

 Sebuah standar chloropicrin dalam metanol disiapkan dan didinginkan bila tidak digunakan. Berhati-hatilah agar tidak terkena cahaya karena degradasi dapat terjadi saat berdiri di area yang terang; larutan kloropikrin berwarna kuning kehijauan dalam cahaya difus atau sinar matahari karena dekomposisi menjadi klorin dan oksida nitrogen. 21

Pemuatan cairan dan uap dari tabung diselidiki. Pemuatan cairan tampaknya memberikan hasil yang tidak wajar; daerah puncak suntikan ulangan menunjukkan variasi yang besar. Dua teknik pemuatan cairan diselidiki: pemuatan dengan desorpsi langsung atau dengan kesetimbangan selama 24 jam pada suhu kamar sebelum desorpsi. Data area puncak terdistribusi normal dan oleh karena itu digunakan uji t dua sisi (p = 0,05) dengan hipotesis nol yang berarti area puncak untuk kedua teknik spiking adalah sama. Tidak ada bukti untuk menolak hipotesis nol dan oleh karena itu disimpulkan bahwa kedua teknik spiking memberikan area puncak rata-rata yang sama untuk kloroprin. Meskipun tidak ada perbedaan rata-rata luas puncak yang ditemukan, varians di daerah puncak untuk desorpsi 24 jam lebih kecil daripada untuk desorpsi langsung menunjukkan proses ekuilibrasi dapat terjadi setelah spiking tabung. Proses ini tampak lengkap setelah 24 jam sebagaimana tercermin dalam varians yang lebih kecil dari area puncak.

Pemuatan uap diselidiki menggunakan aliran 50 dan 100 mL min-1, dengan dan tanpa periode ekuilibrasi 24 jam. ANOVA dua arah dilakukan dengan memasukkan istilah interaksi orde kedua (aliran x ekuilibrasi). Hasil menunjukkan bahwa hanya periode ekuilibrasi yang signifikan (p <0,05) dengan desorpsi langsung memberikan area puncak yang lebih besar daripada setelah ekuilibrasi 24 jam. Ini konsisten dengan pengurangan perolehan setelah 24 jam pada suhu kamar (lihat uji stabilitas penyimpanan, bagian iii). Tidak signifikannya laju aliran menyiratkan bahwa bahkan pada aliran 100 mL min-1, kloroprin akan melekat pada kemasan Tenax TA™. Hal ini dikonfirmasi dengan menempatkan tabung kedua secara seri dengan tabung yang akan dibubuhi paku. Tidak ada chloropicrin yang terdeteksi pada tabung kedua yang mengkonfirmasikan bahwa tidak terjadi terobosan. Mekanisme adhesi pada kemasan tidak diketahui - bisa melalui interaksi kimia atau fisik, atau keduanya. Validitas model ANOVA dikonfirmasi dengan uji normalitas Anderson-Darling yang dilakukan pada residual model (p > 0,05).

Uji-t dua sisi (p = 0,05) dilakukan untuk membandingkan spiking cair dan uap dengan hipotesis nol bahwa kedua teknik memberikan luas puncak rata-rata yang sama. Hasilnya tidak memberikan bukti untuk menolak hipotesis nol dan oleh karena itu kedua teknik spiking memberikan area puncak rata-rata yang sama untuk chloropicrin. Spiking uap memberikan varians urutan besarnya kurang dari spiking cair, dan karena itu digunakan dalam CCD dan uji stabilitas penyimpanan.

iii) Uji stabilitas penyimpanan

ANOVA dilakukan pada persentase pemulihan di bawah kondisi penyimpanan dan waktu penyimpanan yang berbeda. Kondisi penyimpanan ditemukan mempengaruhi persentase perolehan kembali kloropikrin dengan waktu penyimpanan, interaksi tidak signifikan (p > 0,05). Pemulihan ditemukan menurun dalam urutan:

Kulkas > Freezer = Suhu ruangan

Penyimpanan tabung pada suhu rendah (lemari es) diinginkan tanpa kehilangan yang signifikan dalam pemulihan kloropikrin selama setidaknya satu bulan. Kehilangan ketika tabung disimpan dalam freezer mungkin karena selip tutup penyimpanan pada suhu di bawah nol yang memungkinkan difusi dari sorben. Gambar 5 mengilustrasikan pemulihan chloropicrin di bawah kondisi penyimpanan yang berbeda dengan waktu. Suhu kamar dan penyimpanan freezer menghasilkan pemulihan yang sangat bervariasi seperti yang ditunjukkan oleh bilah kesalahan (2 d ). Oleh karena itu sampel asli harus disimpan dalam lemari es dan dianalisis dalam waktu satu bulan setelah diterima.

iv) Linearitas respon dan batas deteksi

Kondisi ATD yang digunakan untuk studi kalibrasi diringkas dalam Tabel 3 dengan kondisi GC-MS yang dijelaskan di bagian metodologi eksperimental. Kalibrasi linier pada rentang 0,1 sampai 100 ng pada kolom. Analisis regresi linier dilakukan pada garis kalibrasi dan menghasilkan Persamaan 4 yang memiliki koefisien korelasi (r2) sebesar 0,999 dan ditemukan sangat signifikan (p << 0,05) pada rentang 0,1 hingga 100 ng pada kolom. Batas deteksi (ng) dihitung menggunakan metode literatur 22 dan ditemukan 2,2 ng pada kolom. Ini sesuai dengan batas deteksi 3,2 ppbv untuk sampel atmosfer dengan asumsi laju aliran 100 mL min-1 selama 10 menit. Tingkat ini jauh di bawah yang diketahui menimbulkan efek toksik pada manusia. 5

PA=238099x + 126557 Persamaan 4

Kesimpulan

Metode TD-GC-MS tingkat jejak kuantitatif telah dikembangkan untuk perang kimia beracun. agen kloroprin. Parameter desorpsi termal yang mempengaruhi dekomposisinya adalah temperatur katup dan saluran. Kuadrat suhu garis signifikan pada suhu yang lebih tinggi. Untuk kedua parameter, suhu di atas 130 °C ditemukan tidak sesuai karena dekomposisi termal. Nilai optimum untuk temperatur katup dan saluran adalah 125 °C. Desorpsi pada kondisi ini memberikan respon linier pada kisaran 0,1 sampai 100 ng pada kolom dengan batas deteksi 2,2 ng pada kolom sesuai dengan batas deteksi atmosfer 3,2 ppbv dengan asumsi laju aliran 100 mL min-1 selama 10 menit. Spiking uap dari tabung memberikan data area puncak yang lebih dapat direproduksi dibandingkan dengan spiking cair.

Kondisi penyimpanan mempengaruhi perolehan kembali kloropikrin dengan perolehan tertinggi dari tabung yang disimpan di lemari es (2 °C). Lama waktu penyimpanan tidak signifikan hingga empat minggu dengan pemulihan rata-rata yang sama di lingkungan penyimpanan yang berbeda hingga 4 minggu. Perbedaan nyata dalam pemulihan antara penyimpanan lemari es dan freezer mungkin karena selip tutup penyimpanan pada suhu di bawah nol.

Metode ini dapat diterapkan untuk memverifikasi keberadaan chloropicrin di lingkungan militer dan dalam pemantauan pekerjaan pekerja di industri dan di pertanian. Area aplikasi lebih lanjut adalah pengukuran konsentrasi kloropikrin di ruang atas tanah yang dapat mempengaruhi penggunaan lahan di lokasi pertanian. Kelarutan chloropicrin yang rendah dalam air dan volatilitasnya yang tinggi mendukung aplikasi semacam itu.

Ucapan Terima Kasih

 Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada Sekretariat Proliferasi dan Pengendalian Senjata dan kementerian pertahanan Inggris untuk mendanai penelitian ini. Terima kasih juga disampaikan kepada Dr Christopher Timperley yang memberikan informasi latar belakang yang berharga tentang sifat dan kimia chloropicrin dan Jenna Ralph untuk tugas yang tak ternilai dalam mengemas dan membersihkan tabung Tenax. Mr Colin Pottage dan Dr Robin Black juga berterima kasih atas bimbingan teknis dan dukungan mereka.

Tabel 1. Domain eksperimen untuk eksperimen CCD

Faktor

CCD1

tingkat

-2

-1

+1

+2

x1 Waktu desorpsi (menit)

5

8

10

13

15

x2 Suhu desorpsi ( °C)

75

106

138

169

200

x3 Suhu katup ( °C)

75

101

128

154

180

x4 Suhu garis ( °C)

75

101

128

154

180

CCD2

  x1 Waktu desorpsi (menit)

5

8

10

13

15

x2 Suhu desorpsi ( °C)

200

238

275

313

350

x3 Suhu katup ( °C)

180

200

220

240

260

x4 Suhu garis ( °C)

180

191

203

214

225

Tabel 2. Analisis ANOVA CCD 1 dan 2 untuk suhu katup dan saluran (masing-masing x 3 dan x 4)

Variabel

CCD1 (Nilai rendah)

CCD2 (Nilai tinggi)

CCD3 (CCD 1&2)

Koefisien regresi (bx) Nilai P Koefisien regresi (bx) Nilai P Koefisien regresi (bx) Nilai P bo

-7065646

0,033

-90977389

0,000

-1874629

0,000

x3

100365

0,516

344968

0,000

48872.9

0,000

x4

51490

0,726

638489

0,000

56111.7

0,051

x32

-403

0,005

-867

0,000

-245.572

0,002

x42

-207

0,125

-1662

0,022

-275.721

0,018

x3.x4        

99.1614

0,547

R-Sq

62

 

80

 

78%

  R-Sq(adj)

52

 

77

 

73%

  Kurang cocok

0,054

 

0,616

   

0.135

Tabel 3. Kondisi ATD yang digunakan untuk kalibrasi kloroprin dan studi stabilitas penyimpanan

Nilai Parameter ATD Waktu desorpsi 10 menit Temperatur desorpsi 200 °C Temperatur katup 125 °C Temperatur saluran 125 °C Cold trap rendah -30 °C Cold trap high 200 °C Cold trap hold 3 menit Desorption flow 50 mL/min Outlet split 10 mL/minTekanan gas pembawa 14,4 psi

Gambar 1. Spektrum massa SIM chloropicrin (1 ng pada kolom)

Gambar 2. Permukaan respons untuk CCD1

 

Gambar 3. Permukaan respons untuk CCD2

Gambar 4. Permukaan respons untuk CCD3

Gambar 5. Pemulihan kloropikrin dari tabung berduri di bawah kondisi dan waktu penyimpanan yang berbeda (baris kesalahan menunjukkan 2 d )

Referensi

1 J.Stenhouse, Phil. Mag. dan Jour. Sains., 1848, 33 , 53.

2 R. Harris dan J. Paxman, Sebuah bentuk pembunuhan yang lebih tinggi; kisah rahasia perang gas dan kuman. Chatto dan Windus Ltd, London, 1982.

3 BE Kleber dan D. Birdsell, tentara Amerika Serikat dalam Perang Dunia II. Layanan teknis. Layanan perang kimia; bahan kimia dalam pertempuran. Kantor kepala sejarah militer, Angkatan Darat Amerika Serikat, Washington DC, 1968.

4 JW Hammond Jr, Gas Beracun; mitos versus kenyataan. Pers Greenwood, London, 1999.

5 MI Selala, JJ Janssens, Ph.G. Jorgens, LL Bossaert, L. Beaucourt dan PJC Schepens, Bull. Mengepung. mencemari. dan Toxicol., 1989, 42 , 202.

6 M. Schneider, GB Quistad dan JE Casida, Mutat. Res., 1999, 439 , 233.

7 SE Sparks, GB Quistad, W. Li dan JE Casida, J. Biochem. mol. Toksikol., 2000, 14 , 26.

8 FW Howworth, paten Inggris 20 387, 1908.

9 W. Moore, J. Agric. Res., 1917, 10 , 365.

10 SW Lenhart dan YT Gagnon, Appl. penghuni. dan Lingkungan. Hyg., 1999, 24 , 407.

11 ER Ingham dan WG Thies, Can. J. Hutan Res., 1997, 27 , 724.

12 SN Wilhelm, K. Shepler, LJ Lawrence dan H. Lee, seri simposium ACS, American Chemical Society, Washington, 1997, 652 , 79.

13 KJ Krost, ED Pellizzari, SG Walburn dan SA Hubbard, Anal. Kimia, 1982, 54 , 810.

14 K. Kallio dan T. Shibamoto, J. Chromatogr., 1988, 454 , 392.

15 JA Gardner dan FW Fox, J. Chem. Soc. 1919 (London), 115 , 1188.

16 F. Battin-Leclerc, F. Baronnet, G. Paternotte, JP Leclerc dan R. Gourhan, J. Anal. aplikasi Pirol., 2000. 53 , 95.

17 WA Carrick, DB Cooper dan B. Muir, J. Chromatogr., 2001, 925, 241.

18 RG Brereton, Chemometrics: aplikasi matematika dan statistik untuk sistem laboratorium, Ellis Horwood Ltd, Chichester, 1990.

19 L. Davies, Efisiensi dalam penelitian, pengembangan dan produksi: Desain statistik dan analisis eksperimen kimia, The Royal Society of Chemistry, 1993.

20 AM Carro dan RA Lorenzo, Analis, 2001, 126 , 1005.

21 A.Piutti, Gazz. Chim. Italia., 1921, 51 , 145.

22 JC Miller dan JN Miller, Statistik untuk Kimia Analitik (Edisi Ketiga), Ellis Horwood, Chichester, 1993.

Proyek Energi Berkelanjutan Terbarukan Kelautan, Analisis Mengenai Dampak Lingkungan (AMDAL), Skema Rekayasa Kelautan

PENGANTAR

Meskipun berbagai rute persetujuan tersedia bagi pengembang Inggris untuk proyek energi terbarukan laut yang layak secara komersial, semuanya memerlukan Pernyataan Lingkungan yang sejalan dengan Arahan Penilaian Dampak Lingkungan (EIA) (97/11/EC). Saat ini biasanya melalui Pekerjaan Listrik (Penilaian Dampak Lingkungan) ( Inggris dan Wales) Peraturan 2000 (Peraturan AMDAL), atau yang setara di Skotlandia, meskipun alternatifnya, Undang-Undang Transportasi dan Pekerjaan 1992 juga menggunakan Arahan, melalui Transportasi dan Pekerjaan (Prosedur Aplikasi dan Keberatan) (Inggris dan Wales) Aturan 2000.

Lingkup pekerjaan yang diperlukan untuk AMDAL untuk memenuhi persyaratan Peraturan atau Aturan, dan oleh karena itu Arahan EC, telah berada di garis depan diskusi antara berbagai pihak yang berkepentingan selama beberapa waktu. Ini termasuk pengembang, organisasi non-hukum, dan badan hukum yang bertanggung jawab untuk memberi nasihat kepada otoritas pemberi persetujuan, yang dalam kasus Inggris dan Wales, diwakili oleh Unit Persetujuan Energi Terbarukan Lepas Pantai. Diskusi-diskusi ini telah memunculkan publikasi catatan panduan, yang berusaha memberikan kerangka kerja dari isu-isu yang akan dibahas dalam Pernyataan Lingkungan (DTI, 2001; CEFAS 2001). Ini memperluas panduan EIA generik untuk mencakup isu-isu spesifik yang diangkat oleh proyek energi angin lepas pantai, tetapi tetap fleksibel dan sengaja tidak menentukan.

Di sini, beberapa aspek menantang dari penilaian ekologi yang dipertimbangkan oleh proyek energi terbarukan lepas pantai. Banyak dari ini muncul dari ketidakpastian cuaca, kondisi laut dan sifat musiman dari banyak masalah yang dipertimbangkan. Namun, lebih banyak lagi yang merupakan hasil dari kebaruan perkembangan tersebut dan tidak adanya bukti sejarah yang menjadi dasar prediksi dampak.

PENILAIAN EKOLOGIS

Tiga aspek kunci dari penilaian ekologi menghadirkan berbagai tantangan logistik dan teknis:

• Menetapkan penggunaan situs oleh fauna bergerak;
• Menentukan signifikansi situs dalam konteks yang lebih luas;
• Menilai kontribusi proyek terhadap dampak kumulatif.
• Penggunaan situs oleh fauna bergerak

Kisaran dan distribusi komunitas bentik laut dapat diidentifikasi dengan cukup mudah melalui program pengambilan sampel yang dikembangkan berdasarkan survei geofisika dan batimetri yang biasanya telah dilakukan pada tahap awal dalam proses pemilihan lokasi dan perencanaan. Komunitas dan habitat seperti itu relatif statis dan dapat diukur. Selain itu, di mana komunitas dasar laut yang memiliki kepentingan ekologis diidentifikasi, perubahan tata letak proyek energi terbarukan biasanya dapat dilakukan untuk menghindari atau meminimalkan dampak tanpa berdampak signifikan pada kelayakan ekonomi skema tersebut. Namun, jika menyangkut spesies yang bergerak, baik menilai besarnya dampak apa pun, maupun merancang langkah-langkah pengurangan dampak, dapat menimbulkan kesulitan.

Dua kategori besar spesies bergerak menunjukkan kesulitan-kesulitan ini. Yang pertama terdiri dari spesies keliling yang tersebar luas, sering terjadi baik sebagai hewan individu atau dalam kelompok yang sangat kecil, masing-masing secara individual meliputi area yang sangat luas dengan pola pergerakan yang tidak dapat diprediksi. Spesies seperti hiu penjemur dan cetacea termasuk dalam kategori ini. Tidak ada metode yang dapat diandalkan untuk menetapkan jumlah spesies tersebut yang melewati situs energi terbarukan lepas pantai, dan terlebih lagi, dampak proyek energi terbarukan pada spesies tersebut belum sepenuhnya diteliti. Dampak teoritis yang disarankan dari turbin angin termasuk efek kebisingan bawah air pada mamalia laut, dan medan elektromagnetik pada hiu dan pari.

Kategori kedua spesies bergerak terdiri dari spesies burung yang muncul dalam konsentrasi tinggi selama periode yang relatif singkat, pada waktu yang tidak, atau hanya sebagian, dapat diprediksi. Contohnya termasuk burung yang bermigrasi di jalur yang dapat mencapai puncaknya hanya dalam periode satu atau dua minggu; burung laut atau spesies yang bermigrasi didorong ke perairan pantai oleh badai; dan burung pantai membuat gerakan tidak teratur di antara berbagai bagian garis pantai sebagai respons terhadap peristiwa gangguan besar yang tidak dapat diprediksi. Proporsi yang tinggi dari pergerakan ini dapat mempengaruhi spesies di mana Kawasan Perlindungan Khusus (SPA) ditetapkan berdasarkan Arahan Burung (79/409/EC). Oleh karena itu, seringkali perlu untuk menunjukkan bahwa proyek tersebut tidak akan berdampak buruk pada integritas SPA di sekitarnya. Secara harfiah, Instruksi tersebut mensyaratkan bahwa jika konsensus tidak dapat dicapai bahwa hal ini terjadi, maka otoritas yang menentukan diharuskan untuk mengadopsi prinsip kehati-hatian. Namun, sangat sulit, dalam banyak kasus, untuk mengumpulkan data untuk memungkinkan penilaian semacam itu. Contohnya adalah masalah menilai jumlah burung yang didorong badai di dalam area ladang angin. RSPB menyarankan bahwa kecepatan angin yang melebihi kekuatan angin8 adalah yang cenderung menyebabkan burung laut terkonsentrasi di perairan pantai. Bahkan jika memungkinkan untuk memprediksi terjadinya peristiwa semacam itu, kecil kemungkinannya kapal dapat ditemukan mengunjungi lokasi selama kondisi badai, atau bahwa kebijakan kesehatan dan keselamatan atau pengaturan asuransi perusahaan akan memungkinkan ahli ekologi untuk beroperasi. Selanjutnya, kualitas pengamatan ornitologi yang dilakukan dari kapal dengan kecepatan angin di atas kekuatan angin 4 sangat dipertanyakan. Pada kecepatan melebihi kekuatan angin 8, data apa pun yang dikumpulkan tidak akan ada artinya. Akhirnya, respons burung, dan spesies yang terpengaruh, dapat diperkirakan bervariasi dari badai ke badai, musim ke musim dan tahun ke tahun. Oleh karena itu, tidak mungkin untuk menyatakan secara mutlak jumlah individu yang berisiko terkena dampak seperti tabrakan, atau untuk memprediksi frekuensi tabrakan yang mungkin terjadi.

Dalam kasus spesies sensitif dengan rentangan jauh yang terjadi pada kepadatan rendah dan spesies yang muncul dalam jumlah yang berpotensi tinggi selama kondisi yang tidak dapat diprediksi atau tidak dapat diamati, perlu untuk mengadopsi pandangan tentang jumlah informasi yang masuk akal yang menjadi dasar menjadi dasar AMDAL. Dalam kasus ekstrim, memenuhi persyaratan Arahan EIA dapat melibatkan peninjauan data pemantauan yang sedikit pada spesies serupa lainnya pada perkembangan serupa lainnya, meninjau secara menyeluruh literatur yang sering samar-samar relevan tentang ekologi dan biologi spesies yang bersangkutan, dan mengadakan diskusi dengan para ahli . Atas dasar inilah opini profesional dapat dibangun sekuat mungkin. Ketiadaan data yang dapat diukur, bagaimanapun, akan selalu meninggalkan ruang untuk perbedaan pendapat yang akan terbentuk,

Konteks situs

Perkiraan ukuran populasi nasional atau biogeografis tersedia untuk sebagian besar spesies vertebrata yang kemungkinan akan terpengaruh oleh proyek energi terbarukan laut, meskipun beberapa di antaranya hanyalah indikator urutan besarnya.

Namun, tidak ada yang setara dengan skala regional yang biasanya akan diperiksa dalam AMDAL terestrial. Ini adalah kelalaian yang disayangkan, jika dapat dimengerti, karena pada tingkat inilah populasi paling sensitif terhadap dampak potensial. Di Inggris, beberapa upaya telah dilakukan untuk membagi tepi pantai menjadi unit atau sel pengelolaan (misalnya JNCC, 1995; MAFF, 1993). Mungkin yang paling berarti, dalam hal lingkungan lepas pantai, adalah Sel Pengelolaan Pesisir yang diidentifikasi untuk tujuan pengelolaan garis pantai. Keuntungan dari pembagian ini dibandingkan pembagian lainnya adalah bahwa mereka dimaksudkan untuk mewakili, sejauh mungkin, area di mana proses sedimen yang dapat diidentifikasi terjadi, dan dengan demikian mencerminkan unit laut alami, daripada yang sewenang-wenang ditentukan oleh karakteristik garis pantai.

Dengan asumsi bahwa unit alami yang masuk akal untuk menetapkan pengembangan energi terbarukan yang diusulkan ke dalam konteks dapat disepakati, pertimbangan harus diberikan pada kepraktisan untuk mendapatkan data aktual yang diperlukan untuk melakukannya. Informasi tentang perikanan komersial cenderung relatif mudah tersedia karena akumulasi pengetahuan yang panjang dari nelayan lokal dan organisasi pengelolaan perikanan. Asalkan berhati-hati dilakukan atas sifat anekdot dari data tersebut, cukup dapat diperoleh melalui konsultasi untuk menginformasikan penilaian dampak ekologis. Distribusi mamalia laut yang mudah diamati seperti anjing laut juga dapat disimpulkan dari pengamatan lokasi pengangkutan, dan diskusi dengan pengguna perahu. Namun, sumber informasi tentang elemen penting ekosistem lainnya, seperti komunitas sedimen sublittoral atau distribusi burung laut,

Mengatasi kekurangan data seperti itu dapat melibatkan survei ekstensif yang perlu direncanakan sejak tahap awal proyek. Selain itu, kesepakatan awal dengan pihak ketiga yang signifikan, termasuk (di Inggris) lembaga konservasi alam resmi, CEFAS dan RSPB, mengenai metode dan cakupan survei, sangat penting jika proses persetujuan tidak ditunda setelah pengajuan aplikasi.

Beban logistik dan keuangan untuk mengumpulkan informasi dari area yang jauh lebih besar daripada situs aplikasi dapat dikurangi jika kolaborasi antar pengembang dimungkinkan. Namun dalam praktiknya, banyak lokasi pengembangan potensial yang cukup terisolasi dari yang lain untuk mencegah hal ini. Selain itu, jika proyek berdekatan satu sama lain, skala waktu AMDAL yang bervariasi atau, dalam kasus yang jarang terjadi, persaingan kepentingan komersial, dapat menghambat proses ini. Isu-isu praktis seperti itu menyoroti perlunya pendekatan strategis yang dengannya survei skala besar dapat dikoordinasikan. Sebuah model untuk pendekatan semacam itu dapat ditemukan dalam survei scoter umum Welsh, yang dilakukan antara tahun 2000 dan 2002 oleh Countryside Council for Wales (CCW). Pendanaan untuk proyek, yang melibatkan survei udara dari wilayah laut yang berisi enam lokasi ladang angin lepas pantai yang diusulkan, berasal dari CCW itu sendiri, Crown Estate, dan pengembang ladang angin yang diusulkan. Sebagai imbalan atas dukungan keuangan untuk proyek tersebut, para pengembang telah memiliki akses ke data mentah yang diperoleh dari survei, memungkinkan temuan survei berbasis perahu yang lebih intensif di lokasi ladang angin ditempatkan ke dalam konteks yang lebih luas untuk setidaknya beberapa spesies burung. . Perluasan pendekatan semacam itu ke wilayah laut yang cocok untuk pengembangan energi terbarukan lepas pantai, di mana survei lokasi yang terperinci tetap menjadi persyaratan pengembang, tetapi survei spesies atau habitat kunci yang lebih ekstensif diselenggarakan secara kolektif, tampaknya sesuai untuk putaran masa depan pengembangan terbarukan lepas pantai. para pengembang telah memiliki akses ke data mentah yang diperoleh dari survei, memungkinkan temuan survei berbasis perahu yang lebih intensif dari lokasi ladang angin untuk ditempatkan ke dalam konteks yang lebih luas untuk setidaknya beberapa spesies burung. Perluasan pendekatan semacam itu ke wilayah laut yang cocok untuk pengembangan energi terbarukan lepas pantai, di mana survei lokasi yang terperinci tetap menjadi persyaratan pengembang, tetapi survei spesies atau habitat kunci yang lebih ekstensif diselenggarakan secara kolektif, tampaknya sesuai untuk putaran masa depan pengembangan terbarukan lepas pantai. para pengembang telah memiliki akses ke data mentah yang diperoleh dari survei, memungkinkan temuan survei berbasis perahu yang lebih intensif dari lokasi ladang angin untuk ditempatkan ke dalam konteks yang lebih luas untuk setidaknya beberapa spesies burung. Perluasan pendekatan semacam itu ke wilayah laut yang cocok untuk pengembangan energi terbarukan lepas pantai, di mana survei lokasi yang terperinci tetap menjadi persyaratan pengembang, tetapi survei spesies atau habitat kunci yang lebih ekstensif diselenggarakan secara kolektif, tampaknya sesuai untuk putaran masa depan pengembangan terbarukan lepas pantai.

Penilaian Dampak Kumulatif

Peraturan AMDAL mensyaratkan bahwa dampak kumulatif yang signifikan dari pembangunan dipertimbangkan dalam AMDAL. Ini bukan persyaratan eksklusif proyek energi terbarukan lepas pantai, karena berlaku untuk semua proyek yang membutuhkan AMDAL. Namun, pengumuman bahwa 18 ladang angin akan dikembangkan kurang lebih secara bersamaan di perairan Inggris telah memicu perdebatan tentang penilaian dampak kumulatif ke tingkat yang belum pernah terjadi sebelumnya. Hasilnya telah menyoroti perbedaan pandangan mengenai berbagai aktivitas manusia yang harus dimasukkan dalam penilaian ekologi kumulatif, dan telah mengungkap tidak adanya metodologi yang disepakati untuk pelaksanaannya.

Diskusi mengenai rentang kegiatan yang akan dicakup dalam penilaian dampak kumulatif berfokus pada apakah hanya pembangunan di sektor atau semua kegiatan yang secara wajar diharapkan dapat mempengaruhi spesies atau habitat sensitif, yang harus dimasukkan. Tergantung pada sudut pandang individu atau organisasi, solusinya dapat terletak di mana saja di sepanjang spektrum yang luas. Mengambil energi angin sebagai contoh, kisaran ini dapat mencakup: hanya ladang angin lainnya; semua proyek energi terbarukan lainnya; semua proyek masa depan lainnya yang dapat diperkirakan secara wajar; dan semua proyek yang ada dan yang akan datang. Selain itu, cakupan geografis dari penilaian dampak kumulatif juga merupakan masalah yang hanya memiliki sedikit konsensus.

Tidak ada metodologi yang mapan untuk melaksanakan penilaian dampak kumulatif proyek energi terbarukan lepas pantai. Upaya untuk mengadopsi pendekatan objektif bergantung pada proses di mana efek individu dari beberapa proyek dijumlahkan, dan kontribusi skema yang sedang dilakukan AMDAL dibandingkan dengan total keseluruhan. Mengingat tingkat pemahaman yang rendah saat ini tentang dampak dari banyak skema energi terbarukan lepas pantai, ini mungkin pendekatan yang masuk akal. Namun, secara teori, dampak tidak selalu hanya bersifat aditif, tetapi juga berpotensi sinergis. Seiring waktu, seiring dengan semakin banyaknya pembangunan yang dibangun, sinergi semacam itu dapat dipahami. Namun, saat ini, keterbatasan proses penilaian kumulatif mencerminkan kurangnya pengetahuan tentang bagaimana hal itu harus dijelaskan dalam Pernyataan Lingkungan.

CCW, pada saat penulisan, menugaskan sebuah studi untuk menyediakan metodologi penilaian dampak kumulatif. Apakah ini menyelesaikan pertanyaan tentang aspek proses AMDAL ini, atau berfungsi sebagai titik fokus untuk diskusi lebih lanjut, masih harus dilihat.

REFERENSI

CEFAS (2001) Ladang Angin Lepas Pantai: Catatan panduan untuk Analisis Mengenai Dampak Lingkungan sehubungan dengan persyaratan FEPA dan CPA, November 2001

DTI (2001) Draf Catatan Panduan: Proses Persetujuan Windfarm Lepas Pantai Unit Persetujuan Energi Terbarukan Lepas Pantai

JNCC (1995) Pesisir dan Laut Inggris Raya. Proyek Direktori Pesisir JNCC

Pendekatan `Ilmu Populer`, Kebijakan dan Audit Lingkungan, Pembangunan Berkelanjutan,

“Kemampuan untuk bernalar adalah karakteristik dasar manusia.”

adalah kalimat pembuka buku William Hughes tentang Berpikir Kritis. Dia mengembangkan subjeknya dengan hati-hati dan baik. Perspektif yang ingin saya kembangkan dari pendekatan ini adalah sulitnya menyepakati hasil dalam memberikan kualitas dan nilai di bidang lingkungan, terutama yang berkaitan dengan bidang pembangunan berkelanjutan saat ini. Untuk membuat kemajuan di sini kita perlu memahami dan menyetujui lebih baik bagaimana kita dapat menggunakan tiga keterampilan dalam berpikir kritis:

Keterampilan Interpretatif – menentukan makna yang tepat

Keterampilan Verifikasi – menentukan apakah pernyataan itu benar atau salah, dan

Keterampilan Penalaran – menilai validitas argumen.

Karena orang atau kelompok yang berbeda dapat melihat data yang sama, misalnya tentang limbah, atau nilai ekologis, dan menarik kesimpulan yang berlawanan secara diametral, tampaknya ada beberapa masalah dalam metode untuk mengembangkan dan menyetujui gagasan. Makalah ini melihat bagaimana pemahaman yang lebih baik tentang penentuan kualitas dan nilai dapat membantu orang mencapai kesepakatan yang adil dan logis. Ini penting karena beberapa alasan praktis (diadaptasi dari Hughes):

Kita hidup di era informasi, bukan era pengetahuan atau kebijaksanaan, kita dibanjiri dan tidak memiliki kemampuan untuk menyaring atau menafsirkan data yang berlebihan,

Kami terus-menerus disajikan dengan argumen yang dirancang untuk membuat kami menerima beberapa kesimpulan yang tidak akan kami terima,

Kita harus mengembangkan harga diri intelektual kita sendiri untuk menyelesaikan argumen, dan

Secara kontroversial, berpikir kritis memudahkan kita untuk membujuk orang lain untuk mengubah keyakinan mereka.

Sebelum kita masuk ke analisis terperinci tentang kualitas dan nilai, mari kita mulai dengan Pembangunan Berkelanjutan . Definisi Bruntland Report (1987) sudah dikenal luas dan mendefinisikan konsep sebagai:

suatu bentuk pembangunan berkelanjutan yang memenuhi kebutuhan saat ini tanpa mengurangi kemampuan generasi mendatang untuk memenuhi kebutuhan mereka sendiri.

Ada dua masalah utama sebagai bagian dari ini:

Pembangunan bukan hanya tentang keuntungan yang lebih besar dan standar hidup yang lebih tinggi untuk minoritas. Ini seharusnya tentang membuat hidup lebih baik untuk semua orang, dan

Ini tidak boleh melibatkan perusakan atau penggunaan sumber daya alam kita secara sembrono, juga tidak boleh melibatkan pencemaran lingkungan.

Namun, sebuah pertanyaan, dan satu yang tetap sulit dipahami adalah apa itu Pembangunan Berkelanjutan dalam praktiknya? Alih-alih menemukan kembali roda ini, referensi baru-baru ini dapat membantu merangsang pemikiran kita. Roy Siegfried (2002) (Lihat www.africa-geographic.com) juga percaya bahwa mantra atau diktat Keberlanjutan perlu dinilai secara analitis. Dia secara kontroversial menyatakan bahwa: 'Kenyataannya adalah bahwa kepedulian terhadap kesejahteraan generasi mendatang bukanlah yang terpenting di antara miliaran orang. Marx (Groucho bukan Karl) mengatakannya seperti ini:

"Mengapa kita harus peduli dengan generasi berikutnya? Mereka tidak pernah melakukan apa pun untuk kita."'

Profesor Siegfried dengan jelas melihat kebutuhan dan ketidakpraktisan Pembangunan Berkelanjutan dengan mencatat di jaket bukunya bahwa tantangan sebenarnya adalah:

Orang kaya tidak akan menghentikan degradasi lingkungan mereka dan orang miskin tidak bisa.

Jadi, sebagai contoh, mari kita periksa proses pengambilan keputusan yang luar biasa terkait dengan pembuangan Brent Spar pada 1990-an dan bagaimana hal ini dapat menunjukkan antarmuka antara pragmatisme industri dan pendekatan 'ilmu populer' terhadap lingkungan. Brent Spar adalah kapal pelampung pemuatan dan penyimpanan yang digunakan selama 15 tahun ketika dinonaktifkan pada tahun 1991. Saat itu Shell ingin membersihkannya dan membuangnya di laut, dengan persetujuan Pemerintah Inggris saat itu. Spar terdiri dari tangki penyimpanan minyak dan pijakan serta barang-barang lainnya sebagai tempat tinggal staf, berjumlah berton-ton besi, baja, dan bahan lainnya. Tangki minyak 1.600 ton dan bagian utama platform telah digunakan kembali dengan biaya sekitar £43 juta versus opsi biaya pembuangan £4,5 juta. Biaya pemulihan bahan dalam hal emisi lingkungan tidak diketahui untuk energi pemulihan dan pemotongan dan penggunaan kembali bahan, mencatat pijakan mungkin 10.000 ton masih tersisa di tempat. Apakah manfaat lingkungan dari penggunaan kembali lebih besar daripada pembuangan dan penggantian dalam kasus ini?

Di mana di antara ini letak keberlanjutan? Di mana dan kapan dalam proses pengambilan keputusan tentang pembuangan Spar, sekelompok orang memiliki informasi yang cukup untuk menafsirkan, memverifikasi, dan menentukan tindakan yang beralasan. Shell, yang didukung oleh studi lingkungan terperinci dan yang dilakukan oleh Pemerintah Nasional, telah menetapkan bahwa opsi pembuangan menghadirkan Opsi Lingkungan Praktis Terbaik (BPEO, cikal bakal BAT). Rupanya bahkan dalam pertemuan pribadi Greenpeace menyetujui hal ini, tetapi masalah ini menjadi bagian dari arena publik dan sangat emosional. Pembuangan sebagian kecil dari infrastruktur industri minyak dilihat di bawah mikroskop tanpa bantuan tampaknya untuk Pembangunan Berkelanjutan yang lebih besar Masalah apakah kapasitas pengiriman minyak (apalagi konservasi bahan bakar) diperlukan atau harus ditangani. Ada argumen yang disajikan dengan jelas, pro dan kontra, yang dirancang oleh Pemikir Kritis, "untuk membuat orang menerima beberapa kesimpulan yang tidak akan kita terima". Jadi siapa yang menang dan generasi mendatang dilayani? Argumen rasional yang disajikan untuk mencerminkan "pragmatisme industri" adalah penilaian ekonomi dan lingkungan yang seimbang, tetapi siapa jurinya dari perspektif yang memenuhi syarat, karena perspektif "Ilmu Populer" berlaku? Kesimpulannya adalah bahwa pada tahun 1998 negara-negara Eropa setuju untuk melarang pembuangan rig minyak baja lepas pantai pada konferensi tentang pencemaran laut yang dihadiri oleh menteri lingkungan dari 15 negara, tetapi mencatat bahwa mereka setuju untuk meninggalkan pijakan (massa utama bahan) di tempatnya. . Seharusnya benar untuk berasumsi, tetapi analisis kritis belum memiliki bukti, bahwa keuntungan Pembangunan Berkelanjutan jangka panjang dari penggunaan kembali material kecil ini akan bermanfaat bagi kami, dan bahwa desain rig minyak masa depan sekarang difokuskan pada kualitas jangka panjang dan potensi penggunaan kembali untuk mengurangi biaya lingkungan bersih mereka. Atau semua ini adalah tabir asap untuk membuat kita merasa lebih baik dalam mempertahankan standar hidup kita?

Kembali ke tema, di mana kualitas pekerjaan Konsultan diukur dan bagaimana pengaruhnya terhadap proses pengambilan keputusan? Dimana penilaian nilai, dan kepada siapa, dan oleh siapa ditentukan? Kasus pembuangan tampaknya jelas didefinisikan dan logis, tetapi argumen lain menang, jadi harus ada nilai terukur, dalam metrik ekonomi, lingkungan dan sosial untuk menunjukkan hal ini. Satu argumen tentu saja adalah bahwa setiap keuntungan tambahan kecil akan membangun perubahan substansial, yang benar jika kita menargetkan isu-isu kunci. Platform minyak yang dapat digunakan kembali atau diperbarui masih mendukung pertumbuhan penggunaan bahan bakar yang nyata tanpa henti.

Contoh lain yang lebih pribadi adalah proyek Badan Lingkungan Hidup tentang perlindungan banjir di Norfolk Broads. Badan tersebut ingin menemukan metode untuk memprediksi area lingkungan terbaik sehingga mereka dapat memfokuskan investasi mereka untuk memberikan tidak hanya perlindungan banjir dan pemeliharaan kualitas ekologis tetapi juga peningkatan. Jadi untuk mendukung Pembangunan Berkelanjutan di Broadlands, Tim Agensi bekerja pada kombinasi retret dan perlindungan, tetapi juga fokus pada perbaikan ekologi. Sebuah komite telah mengembangkan sejumlah ide bagus yang sebagai indikator kolektif tidak berhasil. Sebagian dilemanya adalah apakah burung langka dan dilindungi lebih berharga daripada tanaman langka dan dilindungi. Indikator yang dikembangkan oleh konsultan menggunakan ambang batas sehingga suatu area dapat memenuhi syarat berdasarkan kelulusan salah satu dari beberapa metrik. Dalam hal ini jelas dalam batas-batas proyek, untuk melihat bahwa kontribusi Konsultan untuk pengembangan metode telah membantu memberikan peningkatan kualitas lingkungan, kawasan ekonomi yang lebih terlindungi dari banjir dan manajer Agensi yang bahagia. Dalam hal ini kita dapat melihat kualitas pekerjaan teknis dan nilai tambah konsep yang cukup jelas yang akan disetujui dan didukung oleh tim. (Tentu saja argumen ini dapat membawa Anda pada suatu kesimpulan.)

Mari kita asumsikan sebuah badan rasional di suatu tempat yang bisa mengawasi masalah ini dan akuntabilitas publik dan membuat keputusan Pembangunan Berkelanjutan. Ini akan mencakup partisipasi publik serta analisis ekonomi terperinci dan juga pandangan jangka panjang tentang kualitas dan metrik lingkungan dan sosial. Kita juga perlu membantu orang-orang agar tidak terlalu mementingkan diri sendiri tetapi ini di luar makalah singkat ini, dan kesimpulan Siegfried tentang kaya dan miskin tampaknya akan berlaku untuk saat ini. Terlepas dari kekurangan ini, kami dapat membuat kemajuan dalam mengidentifikasi ukuran kualitas dan nilai, untuk memastikan bahwa sebagai konsultan kami menyediakan layanan teknis yang berkualitas dan menambah nilai proyek dan klien yang kami dukung dengan hak istimewa. Sebagai bagian dari pengembangan kemajuan keberlanjutan, kami ingin memecahkan masalah dan bukan mengobati gejalanya.

David Maister (www.davidmaister.com) memberikan panduan yang sangat baik tentang masalah ini kepada perusahaan jasa profesional, termasuk kemampuan untuk mengakses materi gratis tentang kualitas dan nilai melalui internet. Fokusnya pada kualitas mencakup kualitas konsultatif (interaksi dengan klien dan pemangku kepentingan) dan kualitas teknis (pekerjaan, baik ilmiah, teknik, ekonomi, atau kombinasi). Perspektifnya banyak di sini adalah pada manajemen tipe sumber daya manusia, misalnya pelatihan, hubungan kerja yang akuntabel dan terbuka, fokus pada kualitas sebelum keuntungan dan sejenisnya. Pendekatannya untuk mengukur dan mengelola tindakan nilai juga sama jelas, dengan fokus pada kontribusi nilai kepada klien Anda untuk membuat kinerja dan kualitas kerja mereka lebih baik.

Salah satu cara yang sering saya definisikan adalah dengan mempertimbangkan bagaimana pekerjaan saya harus difokuskan untuk memberikan dukungan kepada klien saya untuk memungkinkan mereka membenarkan keputusan mereka kepada kolega mereka atau publik. Jika ada akuntabilitas yang jelas untuk proses pengambilan keputusan dan asumsi yang diambil untuk studi atau proyek tertentu, maka seiring waktu pengawasan publik akan memajukan proses menuju keputusan yang lebih berkelanjutan.

Oleh karena itu, mungkin keputusan Brent Spar telah mengarah pada pemahaman yang lebih baik tentang penggunaan kembali material dan akan bernilai ekstra £40 juta dari waktu ke waktu, karena proyek Broadlands juga mendukung peningkatan kualitas lingkungan. Sebagai konsultan, kami perlu terus meningkatkan kualitas kerja kami, pemahaman kami tentang masalah klien kami dan bagaimana ini berhubungan dengan masalah dan peluang global. Mungkin seiring waktu, mereka yang berada di ekonomi 'barat' akan melihat bagaimana keputusan harian mereka memengaruhi lingkungan mereka dan mereka yang berada di ekonomi 'berkembang' akan memiliki kesempatan untuk mengambil keputusan jangka panjang. Saat ini keduanya ditantang, meskipun tentu saja Anda mungkin telah mengarah pada kesimpulan ini.

Sebagai penutup, saat Anda menikmati dan belajar dari makalah lain dalam konferensi ini, ingatlah untuk memperhatikan berapa banyak yang mencoba meyakinkan Anda tentang sesuatu yang sebaliknya tidak akan Anda terima.

Laporan Bruntland, Komisi Dunia untuk Lingkungan dan Pembangunan (1987). Masa Depan Kita Bersama; OUP.

William Hughes (1996). Berpikir Kritis, Sebuah Pengantar Keterampilan Dasar, 2 ed, Broadview Press.

Roy Siegfried (2002). Menjaga Pelangi. Geografis Afrika.

Buku Putih tentang Potensi Energi Angin di Landas Kontinen Luar AS

PENGANTAR

Dengan disahkannya Energy Policy Act of 2005 (EPAct), Public Law 109-58 (HR 6), Minerals Management Service (MMS), sebuah biro dari Departemen Dalam Negeri AS, diberi yurisdiksi atas Energi Terbarukan dan Alternatif Gunakan proyek Program, seperti angin, gelombang, arus laut, energi matahari, pembangkit hidrogen, dan proyek yang menggunakan alternatif platform minyak dan gas alam yang ada di perairan Federal. Sebuah program baru dalam MMS telah dibentuk untuk mengawasi operasi ini di Landas Kontinen Luar AS (OCS). MMS sedang mengembangkan aturan untuk memandu aplikasi dan proses perizinan untuk pengembangan proyek Energi Terbarukan dan Program Penggunaan Alternatif di OCS. Untuk menerapkan persyaratan Undang-Undang Kebijakan Lingkungan Nasional (NEPA) dalam penetapan kebijakan pengembangan energi alternatif lepas pantai nasional dan program dan aturan penggunaan terkait energi alternatif nasional, MMS berencana untuk menyiapkan pernyataan dampak lingkungan terprogram (Programmatic EIS). Proses EIS Terprogram akan (1) memberikan masukan publik mengenai ruang lingkup masalah nasional yang terkait dengan kegiatan penggunaan energi alternatif lepas pantai; (2) mengidentifikasi, mendefinisikan, dan menilai dampak lingkungan, sosial budaya, dan ekonomi umum yang terkait dengan aktivitas penggunaan energi alternatif lepas pantai; (3) mengevaluasi dan menetapkan langkah-langkah mitigasi yang efektif dan praktik pengelolaan terbaik untuk menghindari, meminimalkan, atau mengkompensasi potensi dampak; dan (4) memfasilitasi persiapan dokumen NEPA spesifik lokasi di masa mendatang—dokumen NEPA selanjutnya yang disiapkan untuk proyek Program Energi Terbarukan dan Penggunaan Alternatif spesifik lokasi akan berjenjang dari EIS Terprogram dan Catatan Keputusan. EIS Terprogram akan mengevaluasi masalah yang terkait dengan pengembangan, termasuk semua potensi pemantauan, pengujian, pengembangan komersial, operasi, dan aktivitas dekomisioning yang dapat diperkirakan sebelumnya di perairan Federal di OCS. Informasi mendefinisikan masalah dan teknologi saat ini akan diperoleh terutama dari organisasi penelitian Federal, MMS, industri, dan sumber valid lainnya. termasuk semua potensi pemantauan, pengujian, pengembangan komersial, operasi, dan kegiatan dekomisioning yang dapat diperkirakan sebelumnya di perairan Federal di OCS. Informasi mendefinisikan masalah dan teknologi saat ini akan diperoleh terutama dari organisasi penelitian Federal, MMS, industri, dan sumber valid lainnya. termasuk semua potensi pemantauan, pengujian, pengembangan komersial, operasi, dan kegiatan dekomisioning yang dapat diperkirakan sebelumnya di perairan Federal di OCS. Informasi mendefinisikan masalah dan teknologi saat ini akan diperoleh terutama dari organisasi penelitian Federal, MMS, industri, dan sumber valid lainnya.

Dalam persiapan untuk EIS Terprogram, MMS telah mengembangkan serangkaian Buku Putih tentang topik-topik yang menarik bagi Program Energi Terbarukan dan Penggunaan Alternatif. Tujuan keseluruhan dari Buku Putih adalah untuk memberikan informasi yang cukup tentang teknologi alternatif prospektif untuk mendukung penilaian potensi dampak lingkungan dari teknologi dan strategi mitigasi dampak yang layak dalam EIS Terprogram. Buku Putih juga akan berfungsi sebagai sumber informasi untuk penjangkauan pemangku kepentingan.

Makalah ini membahas pembangkitan energi dari sumber daya angin di OCS. Potensi sumber daya dan teknologi untuk menangkap energi dalam angin dibahas.1 Pertimbangan lingkungan dan ekonomi utama yang dapat diduga dari literatur dan studi lingkungan yang tersedia saat ini untuk pengembangan sumber daya energi ini terdaftar. Makalah pendamping dalam seri ini membahas pembangkitan energi di OCS dari gelombang, radiasi matahari, dan arus laut, dan transportasi energi yang dihasilkan di OCS ke darat sebagai listrik atau dalam bentuk hidrogen.

POTENSI SUMBER DAYA

Departemen Energi AS (DOE) memperkirakan bahwa lebih dari 900.000 MW2 (mendekati total kapasitas listrik terpasang AS saat ini) energi angin potensial ada di lepas pantai Amerika Serikat, sering kali di dekat pusat populasi utama, di mana biaya energi tinggi dan peluang pengembangan angin berbasis darat terbatas. Sedikit lebih dari setengah potensi angin lepas pantai negara yang diidentifikasi terletak di lepas pantai New England dan Mid-Atlantic, di mana kedalaman air umumnya semakin dalam secara bertahap dengan jarak dari pantai. Sumberdaya di Wilayah Gulf Coast dan Great Lakes3 belum sepenuhnya dikarakterisasi (Offshore Wind Collaborative Organizing Group 2005). Tabel 1 menunjukkan perkiraan sumber daya energi angin OCS menurut wilayah untuk perairan dengan kedalaman kurang dari 30 m dan perairan yang sama dengan atau lebih besar dari 30 m di Amerika Serikat.

Dari lebih dari 900.000 MW sumber daya angin lepas pantai di luar 5 mil laut dari pantai, sedikit lebih dari 10% (98.000 MW) diperkirakan berada di atas perairan dengan kedalaman kurang dari 30 m. Dalam waktu dekat, teknologi lepas pantai yang ada, yang telah digunakan di perairan dangkal Eropa selama lebih dari satu dekade, mungkin berlaku untuk perairan AS yang dangkal ini. Namun, karena sumber daya OCS yang tersisa berada di atas perairan yang kedalamannya 30 m atau lebih, teknologi baru (misalnya, untuk menara, fondasi, dan bilah) akan diperlukan untuk memanfaatkan angin dalam kondisi yang lebih keras terkait dengan perairan yang lebih dalam. Kondisi yang lebih keras umumnya mencakup kecepatan angin yang lebih tinggi dan aksi gelombang yang lebih besar.

Saat ini, lebih dari 600 MW kapasitas energi angin lepas pantai dipasang di seluruh dunia (semuanya di perairan dengan kedalaman kurang dari 30 m). Fasilitas angin lepas pantai yang diusulkan hingga tahun 2010 berjumlah lebih dari 11.000 MW, dengan masing-masing sekitar 500 MW di Amerika Serikat dan Kanada, dan sisanya di Eropa dan Asia (Musial 2005).

TABEL 1 Estimasi Sumber Daya Lepas Pantai (MW)

5 hingga 20 Mil Laut 20 hingga 50 Mil Laut Wilayah < 30 m dalam => 30 m dalam % Pengecualian < 30 m => 30 m % Pengecualian New England 9.900 59.775 67 2.700 166.300 33 Negara Bagian Atlantik Tengah 46.500 8.500 67 35.500 170.000 33 California 2.650 57.250 67 0 238,300 33 Pacific Northwest 725 34.075 67 0 93.700 33 Total 59.775 141.425 67 38.200 668.300 33

TEKNOLOGI PEMANFAATAN SUMBER DAYA

Turbin angin akan digunakan untuk memanfaatkan energi kinetik dari udara yang bergerak di atas lautan di OCS dan mengubahnya menjadi listrik. Angin lepas pantai kurang bergolak (karena laut relatif datar terhadap topografi darat), dan cenderung mengalir dengan kecepatan lebih tinggi daripada angin darat, sehingga memungkinkan turbin menghasilkan lebih banyak listrik. Karena energi potensial yang dihasilkan dari angin berbanding lurus dengan pangkat tiga kecepatan angin, peningkatan kecepatan angin hanya beberapa mil per jam dapat menghasilkan jumlah listrik yang jauh lebih besar. Misalnya, turbin di lokasi dengan kecepatan angin rata-rata 16 mph akan menghasilkan listrik 50% lebih banyak daripada di lokasi dengan turbin yang sama dan kecepatan angin rata-rata 14 mph (Angin Lepas Pantai 2006).

Perspektif Sejarah

Pada awal 200 SM, angin dilaporkan digunakan untuk memompa air di Cina dan menggiling biji-bijian di Timur Tengah. Selama berabad-abad, angin darat telah dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik di seluruh dunia. Pada abad kesembilan belas, pemukim di Amerika Serikat menggunakan kincir angin untuk menghasilkan listrik untuk rumah dan memompa air untuk konsumsi dan irigasi tanaman; industrialisasi memicu pengembangan kincir angin yang lebih besar untuk menghasilkan listrik untuk tujuan komersial. Ketertarikan pada energi angin telah meningkat dan berkurang seiring dengan harga bahan bakar fosil. Setelah embargo minyak Arab 1973, cara-cara baru untuk mengubah energi angin menjadi energi yang berguna dikembangkan. Banyak dari pendekatan ini telah ditunjukkan di fasilitas angin (juga dikenal sebagai ladang angin, pembangkit listrik tenaga angin, atau proyek angin), yang merupakan kelompok turbin yang memasok listrik ke jaringan utilitas.

Energi angin adalah sumber energi yang tumbuh paling cepat di seluruh dunia sekitar 20 hingga 30% per tahun. Kapasitas terpasang di seluruh dunia dari tenaga angin yang terhubung ke jaringan darat adalah sekitar 40 GW. Ukuran turbin telah meningkat selama dua dekade terakhir. Pada pertengahan 1980-an, diameter rotor (blade dan hub) sekitar 20 m; hari ini, diameter rotor 100 m atau lebih (lebih besar dari lebar sayap pesawat 747), dengan baling-baling yang berputar seluas lapangan sepak bola.

Fasilitas angin lepas pantai pertama dipasang pada awal 1990-an di Eropa di mana tersedia lahan terbatas untuk produksi energi angin darat. Fasilitas Vindeby di Denmark (Gambar 1), selesai pada tahun 1991, memiliki sebelas turbin 450-kW yang menyediakan total kapasitas 4,95 MW. Sejak itu, trennya adalah memindahkan turbin angin ke lepas pantai untuk memanfaatkan kecepatan angin yang lebih tinggi; aliran udara yang lebih lancar dan tidak bergejolak; jumlah ruang terbuka yang lebih besar; dan kemampuan untuk membangun turbin yang lebih besar dan lebih hemat biaya. Saat ini, lebih dari selusin fasilitas angin lepas pantai Eropa dengan peringkat turbin 450 kW hingga 3,6 MW ada di lepas pantai di perairan yang sangat dangkal (kedalaman 5 hingga 12 m). Karena kedalaman yang dangkal ini, turbin lepas pantai yang terpasang hingga saat ini dapat menggunakan desain berbasis darat konvensional dengan sistem kontrol listrik dan korosi yang ditingkatkan,

Teknologi Angin Lepas Pantai Dasar

Turbin angin dapat dibandingkan dengan kipas yang beroperasi secara terbalik: alih-alih menggunakan listrik untuk menghasilkan angin, turbin menggunakan angin untuk menghasilkan listrik. Dalam turbin angin, sudu-sudu menangkap sebagian kecil energi kinetik dari angin yang datang melalui proses pengangkatan aerodinamis, dan sudu-sudu tersebut memutar poros yang dihubungkan melalui seperangkat roda gigi ke poros tengah generator listrik. Seperti fasilitas angin berbasis darat, fasilitas lepas pantai kemungkinan terdiri dari sejumlah turbin yang beroperasi secara independen, tetapi menyalurkan dayanya ke pelanggan darat melalui saluran umum, biasanya kabel bawah laut. Posisi turbin dipilih untuk memastikan bahwa setiap turbin beroperasi dalam rezim angin yang dirancang dan untuk mencegah turbulensi udara yang diciptakan oleh menara dan bilah yang berputar dari satu turbin mengganggu operasi efisien turbin di dekatnya. “Penempatan mikro” turbin yang hati-hati di dalam fasilitas angin membantu memastikan bahwa fasilitas tersebut, secara keseluruhan, beroperasi dengan efisiensi setinggi mungkin, terlepas dari arah angin. Dalam beberapa pengaturan berbasis darat, ini mengharuskan turbin dipisahkan sebanyak 10 diameter rotor satu sama lain. Dalam aplikasi lepas pantai, di mana hanya dua arah angin yang cenderung mendominasi, jarak antara turbin yang diatur dalam garis dapat dipersingkat menjadi sesedikit dua hingga empat diameter rotor tanpa menimbulkan gangguan karena turbulensi.

Rotor (blade dan blade hub), yang dihubungkan melalui drive train ke generator;

Perakitan turbin, yang meliputi gearbox dan generator, dan tertutup oleh cangkang atau nacelle;

Menara, yang mendukung perakitan turbin, menampung komponen fasilitas yang tersisa, dan menyediakan akses terlindung bagi personel; dan

Pondasi atau struktur untuk menopang menara.

GAMBAR 1 Fasilitas Angin Lepas Pantai Pertama di Dunia, Vindeby, Denmark, 1991 (Sumber: Siemens 2006)

Turbin lepas pantai memiliki kebutuhan teknis yang tidak diperlukan dari turbin darat karena paparannya terhadap iklim yang lebih menuntut yang ada di lokasi lepas pantai. Turbin lepas pantai terlihat mirip dengan yang ada di darat, dengan beberapa modifikasi desain. Ini termasuk memperkuat menara untuk mengatasi interaksi gelombang angin, melindungi komponen nacelle dari sifat korosif udara laut, dan menambahkan platform akses berwarna cerah untuk navigasi dan pemeliharaan. Turbin lepas pantai biasanya dilengkapi dengan perlindungan korosi, kontrol iklim internal, cat eksterior bermutu tinggi, dan derek servis bawaan. Untuk meminimalkan servis yang mahal, turbin lepas pantai mungkin memiliki sistem pelumasan otomatis untuk melumasi bantalan dan bilah, serta sistem pemanasan dan pendinginan untuk mempertahankan suhu oli roda gigi dalam kisaran suhu yang sempit. Sistem proteksi petir meminimalkan risiko kerusakan akibat sambaran petir yang sering terjadi di beberapa lokasi lepas pantai. Ada juga navigasi dan lampu peringatan udara. Turbin dan menara biasanya dicat biru muda atau abu-abu untuk membantu menyatu dengan langit. Bagian bawah menara penyangga dapat dicat dengan warna cerah (misalnya, kuning) untuk membantu navigasi dan untuk menonjolkan struktur kapal yang lewat.

Turbin angin lepas pantai juga lebih besar dari turbin darat (untuk memanfaatkan kecepatan angin lepas pantai yang lebih stabil dan skala ekonomi). Turbin darat khas yang dipasang saat ini memiliki ketinggian menara sekitar 60 hingga 80 m, dan panjang bilah sekitar 30 hingga 40 m; sebagian besar turbin angin lepas pantai berada di ujung atas kisaran ini. Turbin lepas pantai yang dipasang saat ini memiliki kapasitas pembangkit listrik antara 2 dan 4 MW (Gambar 2), dengan ketinggian menara lebih besar dari 61 m dan diameter rotor 76 hingga 107 m. Turbin hingga 5 MW sedang diuji.

Gambar 3 menunjukkan komponen utama dan dimensi dari salah satu dari delapan puluh turbin 2-MW di taman angin lepas pantai Horns Rev Denmark (fasilitas angin lepas pantai berkapasitas terbesar yang dibangun hingga saat ini).

Gambar 4 menunjukkan bagaimana taman angin lepas pantai Eropa mengubah angin menjadi listrik dan mengirimkannya ke jaringan darat (BWEA 2006a). Setelah tempat yang cocok untuk fasilitas angin ditemukan, tiang pancang (1) didorong ke dasar laut. Setelah turbin dirakit, sensor pada turbin mendeteksi arah angin dan memutar nacelle menghadap angin, sehingga bilah dapat mengumpulkan jumlah energi maksimum sepanjang setiap siklus diurnal.4 Angin yang bergerak di atas bilah berbentuk aerodinamis ( 2) membuatnya berputar di sekitar hub horizontal, yang terhubung ke poros di dalam nacelle (3). Poros ini, melalui gearbox, menggerakkan generator untuk mengubah energi menjadi listrik. Kabel pengumpul bawah laut (4) mengambil daya dari masing-masing turbin ke transformator lepas pantai (5) yang mengubah listrik menjadi tegangan tinggi (33 kV) sebelum menjalankannya kembali melalui kabel transmisi bawah laut sejauh 8 hingga 16 km untuk terhubung ke jaringan di gardu induk di darat (6). Di gardu induk, output dari beberapa kabel pengumpul digabungkan, dibawa ke fase, dan tegangan dinaikkan untuk transmisi ke jaringan darat.

Pengembangan Angin OCS di Amerika Serikat

Karena sumber daya angin darat yang relatif luas yang ada di Amerika Serikat (berlawanan dengan Eropa), ada pengembangan angin OCS AS yang relatif sedikit, dan tidak ada fasilitas angin komersial yang beroperasi saat ini di lepas pantai Amerika Serikat. Dalam beberapa tahun terakhir, minat pada energi angin lepas pantai telah meningkat karena sejumlah faktor: turbin angin lepas pantai dapat menghasilkan daya lebih dekat ke pusat beban pantai bernilai tinggi daripada turbin di darat, angin lepas pantai menghasilkan lebih banyak daya per satuan luas, dan Eropa lepas pantai fasilitas angin telah menunjukkan kelayakan fasilitas lepas pantai.

Saat ini, setidaknya tiga fasilitas angin lepas pantai sedang dalam tahap perencanaan di Amerika Serikat:

Fasilitas Cape Wind di lepas pantai Massachusetts. Pengembang mengajukan izin dari Korps Insinyur Angkatan Darat AS pada tahun 2001 untuk membangun fasilitas 130-turbin yang dijadwalkan untuk menghasilkan hingga 420 MW. Itu berada di OCS (lebih dari 5 km lepas pantai), dan itu akan menjadi fasilitas energi angin lepas pantai terbesar di dunia.

Taman Angin Lepas Pantai Pulau Panjang. Di lepas pantai selatan Long Island, New York, dan juga di OCS, fasilitas ini direncanakan terdiri dari 40 turbin yang menghasilkan daya 140 MW. Permohonan izin untuk fasilitas ini diajukan ke Korps pada bulan April 2005 (FPL 2006).

Fasilitas lima puluh turbin di lepas pantai Galveston, Texas. Meskipun fasilitas ini tidak berada di Timur Laut, di mana angin lepas pantai dianggap sebagai yang terkuat dan alternatif energi lainnya kurang, pengembangnya percaya bahwa itu akan berhasil karena pengalaman daerah tersebut dengan pengembangan energi lepas pantai lainnya dan lingkungan peraturan negara yang lebih menguntungkan ( Miller 2006). (Otoritas pengatur Negara Bagian Texas meluas hingga 16 km di lepas pantai, sedangkan otoritas negara bagian lain meluas hingga 5 km.)

Ada perbedaan penting antara Eropa dan Amerika Serikat mengenai lingkungan angin lepas pantai. Perairan AS umumnya lebih dalam daripada di lepas pantai Eropa, dan kondisi laut di OCS AS lebih parah daripada di Eropa. Dengan demikian, teknologi yang dirancang untuk lingkungan lepas pantai Eropa perlu dimodifikasi untuk beradaptasi dengan kondisi OCS AS yang lebih keras.

Kebutuhan Teknologi AS

Karena kecepatan angin cenderung meningkat dengan jarak dari pantai, turbin yang dibangun lebih jauh di lepas pantai akan dapat menangkap lebih banyak energi angin. Namun, karena jarak dari daratan meningkat, biaya untuk membangun dan memelihara turbin dan mentransmisikan daya kembali ke pantai juga meningkat tajam. Untuk menangkap tenaga angin dan mencapai skala ekonomi yang diperlukan untuk membuat lokasi lepas pantai yang jauh layak secara finansial, umumnya diyakini bahwa turbin 5-MW atau lebih besar akan dibutuhkan. Teknologi akan dibutuhkan untuk pengembangan tambatan dan jangkar berbiaya rendah, untuk pemasangan dan pembongkaran di perairan yang relatif lebih dalam (lebih dari 30 m), dan untuk meningkatkan aksesibilitas dan keandalan. Cara menyimpan energi angin untuk digunakan nanti mungkin juga diperlukan. Teknologi juga akan dibutuhkan untuk mengembangkan bilah komposit besar, untuk mengurangi berat bilah, dan untuk meningkatkan kemampuan mereka untuk menahan variasi turbulensi. Mengurangi bobot blade juga mengurangi tuntutan struktural yang ditempatkan pada menara. DOE baru-baru ini mengumumkan rencana untuk mengembangkan sistem tenaga angin lepas pantai multimegawatt selama beberapa tahun ke depan yang akan mencakup teknik konstruksi inovatif, desain rotor, drive train, komponen listrik, dan fondasi yang dirancang untuk lingkungan lepas pantai yang keras, sambil mengoptimalkan total biaya siklus hidup. (DOE 2006).

Persyaratan ekstrim yang ditempatkan pada fondasi menara merupakan kendala penting pada pengembangan angin OCS. Banyak turbin telah dipasang pada monopil baja—tabung baja panjang yang dipalu, dibor, atau digetarkan ke dasar laut hingga aman. Lainnya telah melekat pada fondasi gravitasi — struktur beton yang mengendap dan distabilkan oleh pasir atau air. Jenis pondasi ini kurang cocok untuk perairan yang lebih dalam di lepas pantai AS. Platform yang mampu mendukung turbin di perairan dalam (hingga 900 m) akan memungkinkan akses ke area lepas pantai di mana diperkirakan terdapat 750.000 MW potensi sumber daya angin (Thresher 2005).

Ada kemungkinan bahwa struktur terapung yang dikembangkan untuk industri minyak dan gas lepas pantai dapat diadaptasi untuk turbin angin. Struktur terapung untuk turbin angin harus memberikan daya apung yang cukup untuk menopang berat turbin dan untuk menahan gerakan pitch, roll, dan heave yang disebabkan oleh gaya angin dan gelombang, dalam kondisi normal dan badai. Pada saat yang sama, anjungan apung lepas pantai yang digunakan oleh industri minyak dan gas memiliki persyaratan tertentu yang mungkin tidak diperlukan oleh anjungan turbin angin. Misalnya, anjungan minyak dan gas sering menyediakan tempat tinggal permanen bagi personel lepas pantai dan harus memiliki margin keamanan tambahan dan stabilitas untuk pencegahan tumpahan yang tidak diperlukan untuk turbin angin. Terakhir, anjungan minyak dan gas ditempatkan di kedalaman air hingga 2.438 m; turbin angin mungkin tidak perlu ditempatkan di perairan yang lebih dalam dari 183 m. Gambar 5 menunjukkan beberapa konsep platform untuk perairan yang relatif dalam.

Integrasi dengan Teknologi Energi OCS Lainnya

Ada proposal untuk menggabungkan tenaga pasang surut dan angin dan memasang turbin aliran pasang surut di dasar turbin angin lepas pantai. Hibridisasi energi angin dan gelombang dapat meningkatkan daya saing biaya dengan fasilitas angin darat karena sinergi yang mencakup perizinan tunggal; infrastruktur pondasi/tambat bersama; penyebaran bersama dan pemeliharaan operasi dengan fasilitas umum, peralatan, dan personel; dan kapasitas yang lebih tinggi. Namun, teknologi energi terbarukan berbasis kelautan semuanya berada pada tahap pengembangan yang relatif lebih awal daripada angin lepas pantai, sehingga fasilitas gabungan seperti itu tidak akan segera terjadi.

Integrasi dengan Teknologi/Sistem Energi Darat

Sumber daya angin bervariasi menurut menit, jam, hari, bulan, dan tahun, dan variasi ini dapat mempengaruhi pembangkit tenaga listrik darat, transmisi, dan sistem distribusi yang berinteraksi dengannya. Karena listrik yang masuk ke sistem tenaga bervariasi, ada kalanya berpotensi membebani sistem, dan ada kalanya kontribusi yang diantisipasi gagal. Namun, grid dirancang untuk mengkompensasi kontinjensi kehilangan beban ketika unit pembangkit listrik besar tiba-tiba menjadi tidak tersedia. Studi utilitas telah menunjukkan bahwa angin dapat dengan mudah diserap dalam jaringan terintegrasi sampai kapasitas angin mencapai sekitar 20% dari permintaan maksimum. Di luar ini, beberapa perubahan pada praktik operasional mungkin diperlukan. Mengintegrasikan keluaran variabel lebih mudah bila merupakan bagian dari sistem tenaga besar yang dapat memanfaatkan keragaman alami dari sumber variabel. Penyebaran geografis tenaga angin yang besar akan mengurangi variabilitas, meningkatkan prediktabilitas, dan mengurangi jumlah instance dengan output mendekati nol atau puncak.

Sambungan jaringan fasilitas angin lepas pantai bukanlah masalah teknis utama, karena teknologi yang relevan sudah dikenal luas. Tetapi mengintegrasikan fasilitas angin besar dengan jaringan listrik dapat menghadirkan tantangan. Dengan fasilitas yang lebih kecil, turbin angin dapat mati dari sistem ketika jaringan menjadi tidak stabil. Setelah jaringan stabil, mereka akan menyinkronkan ulang dan kembali online. Dengan fasilitas angin besar yang merupakan bagian penting dari kapasitas pembangkitan di beberapa daerah, tujuannya sekarang adalah untuk membuat fasilitas angin bertindak lebih seperti unit termal dari tingkat distribusi daya (Gadomski 2005). Fasilitas OCS yang besar, pada prinsipnya, dapat menyediakan layanan tambahan yang sama dengan yang ditawarkan generator konvensional saat ini untuk membantu memastikan stabilitas sistem.

Listrik yang dihasilkan oleh angin harus dikondisikan dan bertahap dengan benar sebelum dimasukkan ke dalam jaringan. Artinya, tegangan, frekuensi, dan parameter kelistrikan lainnya harus dibuat sesuai dengan kondisi yang ada pada jaringan. Prosedur untuk interkoneksi tersebut perlu dipertimbangkan dan ditetapkan untuk mengakomodasi daya yang dihasilkan di fasilitas angin lepas pantai.

Kelayakan penggunaan listrik yang dihasilkan oleh turbin angin lepas pantai untuk menghasilkan hidrogen sebagai alternatif untuk menghubungkan tenaga listrik itu ke jaringan listrik darat yang ada juga sedang diselidiki. Hidrogen akan diproduksi melalui elektrolisis air laut desalinasi dengan menggunakan listrik yang dihasilkan oleh angin. Ini kemudian dapat diangkut ke pantai sebagai hidrogen murni dalam bentuk molekulnya (H2) baik sebagai gas terkompresi atau sebagai cairan melalui pipa, kapal tanker, atau kapal, atau melalui pembawa hidrogen yang akan menggunakan bahan untuk mengangkut hidrogen dalam bentuk selain molekul H2 bebas. (Lihat Buku Putih tentang transportasi energi yang dihasilkan di OCS AS ke darat untuk lebih jelasnya.) Sebagian listrik yang dihasilkan oleh turbin juga dapat digunakan untuk menyediakan daya yang dibutuhkan untuk menjalankan sistem osmosis balik atau distilasi.

PERTIMBANGAN LINGKUNGAN

Potensi dampak lingkungan yang terkait dengan pengembangan dan pemanfaatan sumber daya energi angin di OCS AS akan diselidiki sepenuhnya dalam EIS Terprogram. Dampak terhadap sumber daya lingkungan utama, termasuk kesehatan dan keselamatan manusia, kualitas udara dan air, ekologi, sosial ekonomi, pengelolaan limbah, kebutuhan sumber daya, dan sumber daya budaya, akan dianalisis secara individual dan kumulatif dengan fasilitas lain yang berpotensi mempengaruhi setiap sumber daya lingkungan. Paragraf berikut menyoroti pertimbangan lingkungan potensial untuk setiap fase pengembangan energi angin OCS.

Konstruksi

Waktu konstruksi untuk fasilitas lepas pantai sampai saat ini adalah sekitar 6 bulan, tetapi ini akan lebih lama untuk fasilitas yang lebih besar yang akan dibangun di OCS AS. (Waktu konstruksi fasilitas Cape Wind diperkirakan sekitar 2 tahun.) Selama konstruksi, perhatian utama adalah sedimentasi, kebisingan, dan getaran. Praktek konstruksi seperti soft-start pile driving, bubble curtain, dan metodologi praktik terbaik lainnya yang telah terbukti dapat membantu mengurangi kebisingan dan getaran. Selama konstruksi, ada risiko bahwa minyak atau zat berbahaya lainnya dapat tumpah dan dengan demikian menurunkan kualitas air.

Operasi

Turbin angin OCS diharapkan memiliki umur operasional 20 hingga 25 tahun. Namun, dimungkinkan untuk memasang turbin baru pada fondasi yang ada sehingga fasilitas angin yang diberikan dapat tetap beroperasi melebihi harapan umur turbin komponennya. Potensi dampak terhadap lingkungan yang mungkin terjadi selama operasi disorot di bawah ini.

Kehidupan laut. Pondasi dapat bertindak sebagai terumbu buatan dengan hasil peningkatan populasi ikan dari pasokan makanan baru. Peningkatan populasi ikan ini mungkin juga memiliki efek stimulasi pada populasi burung di daerah tersebut, yang dapat mendorong tabrakan antara burung dan menara atau baling-baling.

Burung yang bermigrasi. Selain potensi tubrukan (serangan burung), ada kemungkinan bahwa burung perlu mengkonsumsi lebih banyak energi untuk menghindari tubrukan dan mempertahankan orientasinya saat bernavigasi di sekitar turbin. Penerangan menara juga dapat menyebabkan disorientasi navigasi bagi burung.

Gangguan navigasi untuk spesies yang terancam punah dan terancam punah. Medan elektromagnetik yang diciptakan oleh kabel listrik yang mengalir dari turbin dan suara serta getaran bawah air dapat mempengaruhi orientasi dan kemampuan navigasi.

Potensi perubahan lingkungan alam dan berkurangnya habitat. Tiang penyangga bawah air, alat penahan, bahan pelindung gerusan, dan medan elektromagnetik dapat menyebabkan penurunan komunitas bentik, mengubah lingkungan alami, dan mungkin mempengaruhi pola migrasi.

Emisi. Setiap unit listrik yang dihasilkan dari angin yang menggantikan unit yang dihasilkan dari bahan bakar fosil membantu mengurangi gas rumah kaca, polutan, dan produk limbah yang dihasilkan dari penggunaan bahan bakar fosil.

Konflik dengan Penggunaan Ruang Laut Lainnya. Turbin angin di OCS dapat mengganggu pelayaran komersial dan memancing serta berperahu rekreasi. Ada kemungkinan bahwa fasilitas energi turbin angin dapat mengganggu kontrol lalu lintas udara dan sistem radar maritim.

Dampak visual untuk sistem yang dekat dengan pantai.5 (Pada jarak yang lebih jauh, dampak visibilitas berkurang.)

Kebisingan. Generator turbin angin yang lebih baru menghasilkan lebih sedikit suara daripada turbin yang lebih tua, tetapi dampak suara frekuensi rendah di dekat turbin pada mamalia perlu diselidiki.

Penonaktifan

Setelah turbin OCS mencapai masa pakainya, turbin akan dibongkar dan dinonaktifkan—suatu proses yang diperkirakan akan memakan waktu sekitar 6 bulan. Penghapusan komponen turbin termasuk sudu, nacelle, menara, dan trafo kemas, diantisipasi sebagian besar merupakan kebalikan dari proses instalasi dan akan dikenakan kendala yang sama. Decommissioning akhir fasilitas dapat berkisar dari penghapusan lengkap semua komponen termasuk kabel, pondasi, dan perlindungan gerusan hingga pembongkaran dan penggunaan peralatan yang dinonaktifkan untuk terumbu buatan. Dampak lingkungan akan bervariasi tergantung pada pendekatan. Mereka kemungkinan akan serupa di alam dengan yang ditemukan di fase lain dari pengembangan dan penggunaan, meskipun mereka mungkin lebih signifikan dalam hal derajat.

Sejumlah tindakan dapat digunakan untuk mengurangi efek potensial. Dampak lingkungan yang terkait dengan pengembangan angin OCS harus dievaluasi bersama dengan dampak teknologi energi lainnya selama seluruh siklus hidup operasi.

Kendala Penempatan

Dalam memilih lokasi fasilitas angin OCS, pengembang perlu mempertimbangkan bagaimana kandidat area sudah digunakan untuk menghindari potensi konflik. Selain meminimalkan jenis potensi dampak lingkungan yang diidentifikasi di atas, masalah penentuan lokasi potensial yang perlu dipertimbangkan meliputi hal-hal berikut:

1. Jalur pelayaran,
2. Penggalian bahan baku di area OCS,
3. Area eksisting yang digunakan untuk pembuangan material kerukan dan limbah lainnya,
4. Pipa,
5. Area penangkapan ikan komersial dan rekreasi,
6. Pola penerbangan pesawat terbang rendah,
7. Operasi militer dan sistem radar, dan
8. Pola migrasi burung dan mamalia.

PERTIMBANGAN EKONOMI

Kelangsungan ekonomi fasilitas angin lepas pantai tergantung pada apakah biayanya dapat diimbangi dengan sumber daya angin berkualitas tinggi dan produktivitas tinggi. Dalam 20 tahun terakhir, biaya untuk menciptakan energi dari angin telah turun secara signifikan. Menurut DOE, turbin canggih telah mengurangi harga dari $0,40/kWh menjadi $0,04 menjadi $0,06/kWh hari ini untuk angin darat. Ini dibandingkan dengan gas alam pada $0,04 hingga $0,05kWh, tetapi masih lebih mahal daripada hidro ($0,03 hingga $0,04/kWh) dan batu bara ($0,02 hingga $0,03kWh) (Pellerin 2005). Biaya fasilitas angin lepas pantai saat ini umumnya antara $0,08 dan $0,15/kWh hampir dua kali lipat dari fasilitas di darat (Offshore Wind Collaborative Organizing Group 2005). Biaya ini untuk fasilitas angin yang terletak di daerah dangkal (kedalaman kurang dari 30 m) di pantai Eropa, di mana biaya pengembangan kurang dari yang diharapkan di perairan OCS AS yang lebih dalam dan lebih keras. Sampai saat ini, sebagian besar fasilitas angin lepas pantai telah dikembangkan dengan semacam dukungan pemerintah.6 Meskipun demikian, pada tahun 2012 dan seterusnya, DOE membayangkan mesin 5-MW dan yang lebih besar menghasilkan tenaga sebesar $0,05/kWh (DOE 2006).

Biaya pengembangan energi angin OCS lebih tinggi daripada biaya untuk angin darat karena beberapa alasan, termasuk kebutuhan akan pondasi yang lebih mahal, perlindungan terhadap semprotan garam dan korosi, serta pengangkutan dan pemasangan di laut. Pengumpulan daya dan biaya transmisi mungkin juga lebih tinggi untuk aplikasi OCS. Secara keseluruhan, persyaratan investasi modal mungkin 30 sampai 60% lebih tinggi untuk aplikasi OCS daripada fasilitas darat (DWIA 2006). Biaya operasi dan pemeliharaan (O&M) lebih tinggi karena lokasi yang jauh dan kondisi cuaca yang berpotensi tidak menguntungkan. Biaya O&M tahunan untuk fasilitas angin lepas pantai diperkirakan sekitar 1,5 hingga 2,0% dari investasi modal awal. Peningkatan ini sebagian diimbangi oleh hasil energi yang hingga 30% lebih tinggi dari hasil darat (BWEA 2006b), skala ekonomi, 7 dan dekat dengan pusat beban bernilai tinggi. Juga, harga diperkirakan akan turun karena teknologi meningkat dan lebih banyak pengalaman diperoleh. Misalnya, biaya modal untuk pengembangan angin darat telah menurun rata-rata 15% untuk setiap dua kali lipat kapasitas (Kelompok Pengorganisasian Kolaborasi Angin Lepas Pantai 2005).

Namun, pada konferensi lepas pantai tahunan British Wind Energy Association (BWEA) tahun 2006 yang baru saja selesai, informasi yang disajikan menunjukkan bahwa biaya pembangunan fasilitas lepas pantai telah meningkat sebesar 33% dan hampir dua kali lipat biaya pembangunan fasilitas darat. Meningkatnya biaya baja dan permintaan dari Asia dan Amerika Serikat untuk fasilitas angin telah mendorong naiknya harga turbin dan membatasi ketersediaan peralatan yang dibutuhkan untuk memasangnya (Webb 2006).

Konstruksi dan aksesibilitas adalah pemicu biaya utama untuk fasilitas angin, dan biaya ini jauh lebih tinggi di laut. Sebagian besar biaya fasilitas lepas pantai terdapat pada komponen fasilitas, termasuk pondasi/struktur pendukung, instalasi, dan transmisi, sedangkan untuk fasilitas darat, sebagian besar biaya berada di turbin. Kedalaman air merupakan kontributor penting, dengan setiap tambahan meter tinggi menara menambah sekitar $2.000 untuk biaya modal (DWIA 2006). Meskipun tidak ada pengalaman jangka panjang dengan fasilitas OCS, perkiraan saat ini adalah bahwa pembangunan kembali beberapa komponen utama setelah sekitar 25 tahun beroperasi mungkin diperlukan untuk operasi yang efisien. Perkiraan saat ini menunjukkan bahwa biaya tersebut akan berada di urutan 25% dari investasi modal awal (DWIA 2006).

RINGKASAN

Energi angin OCS memiliki potensi untuk menyediakan 900.000 MW, yang mendekati total kapasitas listrik AS yang terpasang saat ini. Sebagian besar dari potensi ini berada di dekat daerah yang membutuhkan energi tinggi dengan sumber daya energi yang terbatas. Turbin angin dan teknologi OCS didasarkan pada teknologi angin darat, tetapi umumnya lebih besar dan lebih mahal (karena kondisi laut). Turbin angin OCS terbesar yang beroperasi secara komersial saat ini adalah 3,6 MW, dan pengembangan sedang berlangsung untuk turbin lepas pantai 5 MW yang diharapkan dapat menghasilkan listrik dengan biaya sekitar $0,05/kWh. Untuk menggunakan potensi sumber daya angin yang lebih besar yang ada di daerah lepas pantai yang jauh, kemajuan teknologi akan diperlukan untuk mengurangi berat turbin dan untuk mengembangkan platform yang aman dan hemat biaya untuk memanfaatkan angin yang tersedia di perairan yang lebih dalam.

Hambatan potensial untuk pemanfaatan jangka pendek termasuk kebutuhan akan teknologi baru untuk menangkap sumber daya dalam jumlah yang lebih besar dan biaya yang lebih tinggi dibandingkan dengan teknologi darat. Pertimbangan lingkungan perlu diperhatikan. Agar aplikasi lepas pantai menjadi kompetitif secara komersial, ada kebutuhan untuk mengatasi batas kedalaman saat ini, meningkatkan aksesibilitas dan keandalan, mengembangkan metode desain, menetapkan standar keselamatan dan lingkungan, dan mendemonstrasikan teknologi pada skala komersial.

REFERENSI

British Wind Energy Association (BWEA), 2006a, “Bagaimana Cara Kerja Ladang Angin Lepas Pantai?” Tersedia di http://www.bwea.com/offshore/how.html. Diakses pada 11 Mei 2006.

BWEA, 2006b, “Angin Lepas Pantai, Pertanyaan yang Sering Diajukan.” Tersedia di http://www.bwea. com/offshore/faqs.html. Diakses pada 9 Mei 2006.

BWEA, 2006c, “Lembar Pengarahan BWEA, Angin Lepas Pantai.” Tersedia di http://www.bwea.com/pdf/briefings/offshore05_small.pdf. Diakses pada 9 Mei 2006.

Asosiasi Industri Angin Denmark (DWIA), 2006, Seri artikel tentang ekonomi energi angin. Tersedia di http://www.windpower.org/en/tour/econ/economic/htm. Diakses pada 9 Mei 2006.

Departemen Energi AS (DOE), 2006, “Departemen Energi AS untuk Mengembangkan Turbin Angin Lepas Pantai Multimegawatt dengan General Electric,” Siaran Pers, Kantor Efisiensi Energi dan Energi Terbarukan, 9 Maret. Tersedia di http://www1.eere. energy.gov/windandhydro/news_detail.html?news_id=9822. Diakses pada 9 Mei 2006.

Florida Power & Light Company (FPL), 2006, “FAQ Pusat Energi Angin Lepas Pantai Long Island.” Tersedia di http://www.fplenergy.com/projects/contents/long_island_wind_faq. shtml#56. Diakses pada 11 Mei 2006.

Gadomski, C., 2005, "Tantangan ke Depan untuk Industri Angin AS," Sistem Tenaga Modern, September, hlm. 38−39.

Larsen, Jens HM, et al., 2005, “Experiences from Middelgrunden 40 MW Offshore Wind Farm,” Copenhagen Offshore Wind 26-28 Oktober 2005. Tersedia di http://www. middelgrunden.dk/artikler/Copenhagen%20Offshore%207%20Middelgrund.pdf. Diakses pada 11 Mei 2006.

Miller, D., 2006, “Wind Farms off the Texas Coastline?” Situs berita KVUE. Tersedia di http://www.kvue.com/cgi-bin/bi/gold_print.cgi. Diakses pada 9 Mei 2006.

Musial, W., 2005, “Offshore Wind Energy Potential for the United States,” Presentasi di Wind Powering America⎯Annual State Summit, 19 Mei. Tersedia di http://www.eere.energy.gov/windandhydro/windpoweringamerica/pdfs /workshop/2005_summit/musial.pdf. Diakses pada 11 Mei 2006.

Musial, W., dan S. Butterfield, 2004, “Future for Offshore Wind Energy in the United States,” Pracetak untuk Energy Ocean 2004, Palm Beach, Florida, 28-29 Juni 2004. Tersedia di http://www. nrel.gov/docs/fy04osti/36313.pdf. Diakses pada 11 Mei 2006.

Offshore Wind Collaborative Organizing Group, 2005, “A Framework for Offshore Wind Energy Development in the United States,” September Tersedia di http://www.masstech.org/offshore/ final_09_20.pdf. Diakses pada 9 Mei 2006.

Angin Lepas Pantai, 2006, “Mengapa Energi Angin Lepas Pantai di Atas Daratan?” Tersedia di http://www. offshorewind.net/wiki/index.php/Main_Page. Diakses pada 9 Mei 2006.

Pellerin, C., 2005, "Sumber Listrik Baru dengan Pertumbuhan Tercepat di Dunia Tenaga Angin." Tersedia di http://usinfo.state.gov/usinfo/Archive/2005/Apr/22-89769.html?chanlid=washfile. Diakses pada 11 Mei 2006.

Siemens, 2006, "Aplikasi Khusus, Lepas Pantai." Tersedia di http://www.powergeneration. siemens.com/en/windpower/technology/offshore/index.cfm. Diakses pada 9 Mei 2006.

Thresher, R., 2005, “Dengar Pendapat Energi Lepas Pantai, Dengar Pendapat Komite Penuh, 19 April 2005,” Dr. Robert Thresher, Direktur, Pusat Teknologi Angin Nasional, Laboratorium Energi Terbarukan Nasional, Golden, Colorado, menyiapkan pernyataan. Tersedia di http://energy.senate.gov/hearings/testimony.cfm?id=1463&wit_id=4184. Diakses pada 9 Mei 2006.

Webb, T., 2006, “Offshore Wind Farms Blown Off Schedule by Two Years,” The Independent, 16 April. Tersedia di http://news.independent.co.uk/business/news/article357900.ece. Diakses pada 11 Mei 2006.