Mengenal VOC (Volatile Organic Compounds) pada Kapal Tanker

Volatile Organic Compounds (VOC) merupakan kelompok senyawa organik yang mudah menguap ke atmosfer pada kondisi lingkungan tertentu. 

Hal ini menjadi salah satu perhatian penting pada kapal tanker minyak mentah (crude oil tanker) dan kapal yang mengangkut produk hidrokarbon atau bahan kimia volatil.

Pada saat proses pemuatan, pelayaran, pembongkaran, dan pencucian tangki, hidrokarbon ringan yang terdapat dalam muatan dapat menguap dan membentuk atmosfer yang mengandung VOC. 

Jika tidak dikelola dengan baik, uap tersebut dapat dilepaskan ke atmosfer dalam jumlah yang signifikan.

Apa Itu VOC

VOC adalah senyawa organik yang memiliki volatilitas relatif tinggi sehingga mudah berubah dari fase cair menjadi fase uap. Istilah "volatile" menunjukkan kecenderungan suatu zat untuk menguap.

Sedangkan "organic compounds" berarti senyawa yang tersusun terutama dari karbon dan hidrogen, meskipun beberapa senyawa organik juga mengandung unsur lain.

Semakin mudah suatu hidrokarbon menguap, semakin besar potensi senyawa tersebut menjadi bagian dari emisi.

Senyawa ini dapat ditemukan dalam berbagai produk dan material, antara lain:

• Bahan bakar dan minyak bumi
• Cat, coating, dan thinner
• Solvent atau bahan pelarut
• Perekat dan bahan pembersih
• Pestisida
• Produk kosmetik
• Pelumas
• Bahan kimia industri
• Produk berbasis hidrokarbon

Pada kapal tanker, sumbernya adalah muatan hidrokarbon yang mudah menguap, terutama minyak mentah dan produk minyak tertentu.

Tetapi juga dapat berasal dari sisa muatan yang tertinggal di dalam atmosfer tangki setelah kegiatan bongkar muat atau cargo tank cleaning.

VOC pada kapal tanker memiliki karakteristik yang berbeda dari sekadar "gas buangan". Uap hidrokarbon yang berada di dalam tangki kargo dapat memiliki nilai ekonomi karena sebagian merupakan komponen ringan dari minyak yang sebenarnya merupakan bagian dari muatan.

Ketika dilepaskan ke atmosfer, terdapat dua persoalan yang terjadi secara bersamaan. Pertama, terjadi emisi hidrokarbon ke lingkungan. Kedua, terjadi kehilangan sebagian komponen muatan yang memiliki nilai ekonomi.

Udara yang mengandung hidrokarbon juga harus dikelola dengan sangat hati-hati karena kondisi tertentu dapat menimbulkan risiko kebakaran atau ledakan. 

Definisi VOC Berbeda di Setiap Negara

Salah satu hal yang perlu dipahami adalah bahwa senyawa ini tidak memiliki satu definisi universal yang identik di seluruh negara.

Regulator dapat menggunakan parameter berbeda, misalnya volatilitas, tekanan uap, titik didih, atau dampak fotokimia suatu senyawa.

Uni Eropa menggunakan kriteria volatilitas tertentu dalam regulasinya. Negara lain dapat menggunakan definisi atau klasifikasi yang berbeda sesuai dengan tujuan pengendalian pencemaran udara.

Perbedaan definisi tersebut penting diperhatikan karena batas emisi dan persyaratan pengendalian VOC dapat berbeda antara satu yurisdiksi dengan yurisdiksi lainnya.

Untuk jenis kapal yang beroperasi secara internasional, kru dan ABK harus memperhatikan ketentuan IMO sekaligus persyaratan negara pelabuhan (port State) dan terminal tempat kapal melakukan cargo operation.

Bagaimana VOC Terbentuk di Kapal Tanker

Pembentukan VOC pada kapal tanker terutama berkaitan dengan proses vaporization, evaporation, dan boiling dari komponen hidrokarbon yang mudah menguap.

1. Evaporasi dari Permukaan Muatan

Minyak mentah bukanlah satu jenis senyawa tunggal. Di dalamnya terdapat berbagai macam hidrokarbon dengan karakteristik volatilitas yang berbeda.

Komponen hidrokarbon yang lebih ringan cenderung lebih mudah menguap. Ketika minyak berada di dalam cargo tank, sebagian komponen tersebut berpindah dari fase cair ke fase uap.

Akibatnya, ruang kosong di atas permukaan muatan atau ullage space dapat mengandung campuran gas hidrokarbon dan gas inert.

2. Vaporisasi Selama Loading

VOC juga dapat terbentuk ketika minyak mentah masuk ke cargo tank selama proses pemuatan.

Aliran minyak, turbulensi, perubahan tekanan, serta pelepasan gas yang sebelumnya terlarut atau terperangkap dalam cairan dapat meningkatkan pembentukan uap hidrokarbon.

Ketika level muatan naik, volume ruang uap di atas cairan semakin kecil. Jika uap tidak dialirkan melalui sistem yang sesuai, tekanan cargo tank akan meningkat.

Itulah sebabnya mengapa cargo tank pada kapal tanker dilengkapi dengan cargo tank venting system untuk mengatur perpindahan vapor dan menjaga tekanan tangki dalam batas yang aman.

3. Perubahan Tekanan dan Temperatur

Tekanan dan temperatur mempunyai pengaruh besar terhadap volatilitas hidrokarbon.

Kenaikan temperatur dapat meningkatkan kecenderungan komponen hidrokarbon untuk menguap. Demikian pula perubahan tekanan selama proses loading, unloading, dan voyage dapat memengaruhi keseimbangan antara fase cair dan fase uap.

Inilah salah satu alasan mengapa cargo tank pressure, temperature, dan kondisi venting system perlu dipantau secara rutin.

4. Sisa Uap dari Muatan Sebelumnya

Atmosfer cargo tank tidak selalu terbentuk hanya dari muatan yang sedang berada di dalam tangki.

Setelah cargo discharge, masih dapat terdapat vapor dari muatan sebelumnya. Ketika kapal melakukan kegiatan berikutnya seperti tank cleaning, crude oil washing, atau memuat cargo baru, sisa vapor tersebut dapat kembali terlepas atau bercampur dengan atmosfer tangki.

Karena itu, pengelolaan atmosfer tangki merupakan bagian penting dari cargo operation.

Pada kapal tanker minyak, cargo tank umumnya menggunakan Inert Gas System (IGS) untuk menjaga atmosfer tangki dalam kondisi yang aman.

Prinsip dasarnya adalah mempertahankan atmosfer dengan kandungan oksigen yang rendah sehingga risiko terbentuknya campuran yang mudah terbakar dapat dikurangi.

Sebaliknya, ruang uap dapat terdiri dari campuran hydrocarbon vapor, inert gas, dan sejumlah kecil komponen lainnya. Ketika tekanan tangki meningkat dan sistem venting bekerja, campuran tersebut dapat keluar melalui jalur ventilasi yang sesuai.

Dampak VOC terhadap Lingkungan Dan Manusia

Tidak semua VOC memiliki tingkat bahaya yang sama. Dampaknya bergantung pada jenis senyawa, konsentrasi, durasi paparan, dan kondisi lingkungan.

Salah satu persoalan lingkungan yang penting adalah reaksi VOC non-metan (NMVOC) dengan nitrogen oxides (NOx) di bawah pengaruh sinar matahari.

Reaksi fotokimia tersebut dapat berkontribusi terhadap pembentukan ground-level ozone, yang merupakan salah satu komponen utama photochemical smog.

Ozon di lapisan atmosfer dekat permukaan tanah berbeda dari ozon stratosfer yang berfungsi melindungi bumi dari radiasi ultraviolet. 

Ground-level ozone justru merupakan polutan udara yang dapat mengganggu kualitas udara.

Dampaknya antara lain:

• Memperburuk kualitas udara
• Mengganggu sistem pernapasan manusia
• Memengaruhi kesehatan organisme hidup
• Merusak vegetasi tertentu
• Berkontribusi terhadap pembentukan kabut fotokimia

Paparan VOC terhadap manusia bergantung pada jenis dan konsentrasinya. Beberapa dapat menyebabkan iritasi pada mata, hidung, tenggorokan, dan saluran pernapasan.

Paparan terhadap konsentrasi tinggi dapat menyebabkan gejala seperti:

• Sakit kepala
• Pusing
• Mual
• Iritasi mata dan saluran pernapasan
• Gangguan sistem saraf

Risiko paparan dapat meningkat ketika kru melakukan pekerjaan di sekitar cargo tank, manifold, venting system, sampling point, atau area lain yang memungkinkan terjadinya pelepasan vapor.

Pekerjaan yang berpotensi menyebabkan paparan vapor harus mengikuti risk assessment, permit to work, gas measurement, personal protective equipment (PPE), dan prosedur keselamatan kapal yang berlaku.

Aturan VOC pada Kapal Menurut MARPOL

Pengendalian VOC dari kapal tanker berkaitan dengan MARPOL Annex VI, khususnya Regulation 15.

Ketentuan ini pada dasarnya mengatur pengelolaan emisi dari kapal minyak dan mengharuskan kapal tertentu memiliki Management Plan yang disetujui oleh Administrasi atau otoritas yang berwenang.

VOC Management Plan merupakan dokumen operasional yang menjelaskan bagaimana kapal mengelola emisi senyawa selama kegiatan yang relevan.

Rencana tersebut dapat mencakup:

• Prosedur cargo loading
• Pengendalian tekanan cargo tank
• Prosedur selama voyage
• Cargo discharge
• Crude oil washing
• Penggunaan sistem venting
• Pemantauan parameter operasi
• Tindakan untuk meminimalkan pelepasan.

Yang perlu ditekankan, VOC Management Plan bukan sekadar dokumen administrasi. Isinya harus diterapkan dalam kegiatan operasional sehari-hari dan disesuaikan dengan sistem serta karakteristik kapal.

Pada kapal atau terminal tertentu dapat digunakan Vapor Emission Control System (VECS) untuk mengendalikan uap hidrokarbon selama proses transfer cargo.

Konsepnya adalah mengumpulkan vapor dari cargo tank dan mengarahkannya melalui sistem vapor collection menuju fasilitas pengolahan atau recovery.

Dengan sistem tersebut, vapor tidak harus langsung dilepaskan ke atmosfer.

VECS dapat melibatkan:

1. Vapor collection line
2. Pressure control
3. Vapor connection ke terminal
4. Monitoring system
5. Emergency shutdown system
6. Vapor recovery atau vapor processing unit

Konfigurasi sistem sangat bergantung pada desain kapal, terminal, jenis cargo, serta persyaratan regulasi yang berlaku.

Teknologi Pengendalian dan Pemulihan VOC

Pengendalian VOC dapat dilakukan dengan berbagai pendekatan. Tidak semua teknologi cocok untuk setiap kapal karena pemilihannya bergantung pada karakteristik cargo, volume vapor, tekanan, temperatur, ruang yang tersedia, konsumsi energi, serta aspek keselamatan.

Beberapa teknologi yang dikenal dalam pengendalian VOC antara lain sebagai berikut.

Pengurangan Volatilitas Cargo

Salah satu pendekatan adalah mengurangi kandungan komponen hidrokarbon ringan atau light ends sebelum cargo dimuat ke kapal.

Dengan mengurangi komponen yang sangat mudah menguap, potensi pembentukan vapor selama transportasi dapat diturunkan.

Namun, metode ini lebih banyak bergantung pada fasilitas pengolahan minyak di darat dan tidak selalu praktis dilakukan di kapal.

Thermal Oxidation

Pada metode ini, VOC dioksidasi melalui proses pembakaran atau oksidasi pada temperatur tertentu.

Senyawa hidrokarbon diubah terutama menjadi karbon dioksida dan air.

Walaupun efektif, sistem thermal oxidation membutuhkan pengendalian keselamatan yang ketat karena melibatkan proses temperatur tinggi dan sumber energi.

Absorpsi

Absorpsi menggunakan cairan tertentu untuk menangkap atau melarutkan komponen VOC dari aliran gas.

Gas yang mengandung VOC dialirkan melalui media cair sehingga sebagian senyawa organik berpindah ke fase cair.

Efektivitasnya bergantung pada jenis VOC, temperatur, tekanan, serta karakteristik cairan penyerap.

Pada proses adsorpsi, molekul ditangkap pada permukaan material adsorben, salah satunya activated carbon.

Sistem dapat menggunakan beberapa bed adsorpsi secara bergantian. Ketika satu bed berada dalam proses adsorpsi, bed lainnya dapat menjalani proses regenerasi.

Teknologi ini dapat menghasilkan efisiensi penghilangan VOC yang tinggi, tetapi desainnya harus memperhatikan risiko panas, saturasi adsorben, tekanan, serta karakteristik hidrokarbon yang ditangani.

Membrane Separation

Teknologi membran menggunakan material semi-permeabel untuk memisahkan komponen tertentu berdasarkan karakteristik permeabilitas molekul.

Hidrokarbon dapat dipisahkan dari gas lainnya melalui membran khusus. Komponen yang telah dipisahkan kemudian dapat diproses lebih lanjut atau dikembalikan ke sistem cargo sesuai desain instalasi.

Keuntungan teknologi membran adalah potensi desain yang relatif kompak, sesuatu yang menarik untuk aplikasi offshore dan kapal karena ruang mesin maupun deck machinery memiliki keterbatasan ruang.

Cryogenic Condensation

Pada metode ini, vapor didinginkan hingga temperatur yang cukup rendah sehingga komponen VOC mengalami kondensasi.

VOC yang telah berubah menjadi cair kemudian dapat dikumpulkan dan diproses atau digunakan kembali.

Teknologi ini dapat menghasilkan tingkat recovery yang tinggi, tetapi kebutuhan energi dan kompleksitas sistem harus diperhitungkan dalam desain kapal.

Pengendalian Tekanan Cargo Pipeline

Kontrol tekanan pada cargo pipeline juga berperan dalam mengurangi pembentukan vapor yang tidak diperlukan.

Operasi cargo transfer harus dilakukan dengan memperhatikan batas tekanan sistem, kapasitas pompa, kondisi valve, serta kemampuan venting system.

Pengendalian tekanan yang baik membantu menjaga cargo system tetap berada dalam kondisi operasi yang aman dan stabil.

Sequential Transfer

Pada pendekatan tertentu, atmosfer dari ruang uap dapat dikelola secara berurutan antar-tangki sehingga pelepasan vapor ke atmosfer dapat diminimalkan.

Penerapannya harus mempertimbangkan desain cargo system, karakteristik muatan, tekanan tangki, serta prosedur operasi yang telah disetujui.

VOC Recovery System

Teknologi yang lebih maju adalah VOC recovery system, yaitu sistem yang tidak sekadar mengurangi emisi, tetapi berusaha menangkap hidrokarbon yang terdapat dalam vapor untuk kemudian dimanfaatkan kembali.

Dalam sistem tertentu, vapor hidrokarbon dapat dipisahkan menjadi fraksi yang lebih berat dan lebih ringan. Fraksi yang dapat dikondensasikan dapat dikumpulkan sebagai liquefied VOC (LVOC), sedangkan komponen yang tidak terkondensasi dapat diproses lebih lanjut.

Dengan pendekatan ini, VOC yang sebelumnya dianggap sebagai emisi dapat berubah menjadi sumber energi atau material yang dapat dimanfaatkan kembali.

Perkembangan teknologi pada kapal tanker memungkinkan sebagian senyawa yang berhasil dipulihkan untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi.

Salah satu konsepnya adalah menggunakan VOC recovery system yang memproses vapor hidrokarbon dari cargo tank. Fraksi hidrokarbon yang berhasil dipulihkan dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk peralatan tertentu sesuai desain sistem.

Konsep seperti ini memberikan dua keuntungan sekaligus.

Pertama, jumlah yang dilepaskan ke atmosfer dapat dikurangi. Kedua, sebagian hidrokarbon yang sebelumnya terbuang dapat dimanfaatkan kembali sebagai energi.

Namun, istilah "zero emissions" perlu digunakan secara hati-hati. Dalam praktiknya, tingkat emisi sangat bergantung pada kondisi operasi, efisiensi recovery system, desain instalasi, serta keberadaan komponen vapor yang tidak dapat dipulihkan.

Karena itu, klaim pengurangan emisi harus mengacu pada data performa sistem dan kondisi operasi yang sebenarnya.

Bagaimana Kru Kapal Mengelola VOC

1. Memeriksa P/V Valve

Pressure Vacum Valve (P/V) merupakan salah satu komponen penting dalam perlindungan cargo tank.

Valve harus diperiksa dan dirawat sesuai PMS dan prosedur kapal untuk memastikan fungsi pressure dan vacuum protection tetap baik.

Kerusakan atau penyumbatan pada sistem dapat menyebabkan kondisi tekanan tangki yang tidak aman.

2. Memantau Tekanan Cargo Tank

Tekanan cargo tank harus dipantau sesuai prosedur operasi kapal.

Pemantauan ini membantu kru mengetahui perubahan kondisi atmosfer tangki dan memastikan tekanan tetap berada dalam operating range yang ditentukan.

3. Mengendalikan Loading Rate

Loading rate harus mengikuti kemampuan cargo system, terminal, venting system, dan batas operasi kapal.

Laju pemuatan yang terlalu tinggi dapat meningkatkan turbulensi dan pembentukan vapor serta menyebabkan peningkatan tekanan tangki.

4. Meminimalkan Pelepasan Vapor

Semua sambungan, valve, flange, venting arrangement, dan peralatan cargo harus dijaga dalam kondisi baik untuk mencegah kebocoran vapor.

Kebocoran kecil sekalipun tidak boleh diabaikan karena dapat menjadi sumber paparan hidrokarbon sekaligus kehilangan cargo.

5. Mengikuti Prosedur Crude Oil Washing

Pada kapal yang melakukan Crude Oil Washing (COW), operasi harus dilakukan sesuai prosedur dan manual yang berlaku.

COW melibatkan penyemprotan minyak mentah untuk membersihkan permukaan tangki. Karena aktivitas ini dapat memengaruhi kondisi atmosfer tangki, tekanan dan sistem venting harus dikelola dengan benar.

Uap hidrokarbon memiliki hubungan erat dengan fire and explosion hazard.

Campuran hidrokarbon dan oksigen pada kondisi tertentu dapat memasuki flammable range. Karena itu, sistem inert gas, cargo tank venting, gas detection, P/V valve, flame protection, dan prosedur cargo operation harus bekerja secara terintegrasi.

Yang menjadi prinsip utamanya adalah:

kontrol atmosfer + kontrol tekanan + kontrol sumber ignition + prosedur

itulah sebabnya kru tidak boleh melakukan pekerjaan pada area cargo yang berpotensi mengandung hydrocarbon vapor tanpa memperhatikan hasil pengukuran gas dan prosedur keselamatan yang berlaku.

Lokasi: Jakarta, Daerah Khusus Ibukota Jakarta, Indonesia

Yakob Taruklangi I am Yakob Taruklangi, a professional seafarer as a Deck Officer on tanker ship and offshore vessel. Throughout my career, I have gained valuable knowledge and experience in the maritime industry, which I am passionate about sharing with others. Writing allows me to reflect on my journey at sea and provide insights into shipping, seamanship, and life onboard, with the hope of contributing to the wider maritime community.

Share :