A-279
ANALISIS KUAT TEKAN DAN PELINDIAN PADA PEMANFAATAN LIMBAH SLAG DAUR ULANG AKI BEKAS
SEBAGAI BAHAN SUBSTITUSI MATERIAL PASIR SEMEN Purnawan1
1
Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Sains Terapan IST AKPRIND Yogyakarta email: iwengpurnawan@gmail.com
ABSTRACT
Battery industry in Indonesia has progressed in line with the rapid advancement of the automobile industry, telecommunications and electronics that use a battery as the source of electric current and is generally effective battery life ranges from 1 to 2 years, with a view of the use of the battery so it can not be denied battery waste makes a problem when discharged into the environment. One effort that has been done is to make the process of recycling used batteries is mostly done by small industries and households to be further processed into pure products that can be reused as raw material. Technology at home industry is now usually just a puddle on the ground called "kuwen". The principle of operation of kuwen is by mixing charcoal and charcoal cell battery then ignited by adding air blower and produce waste in the form of gas, liquid and solid waste in the form of slag. This study is an effort to utilize solid waste in the form of slag as a substitute for the use of gravel and sand as well as the influence on the compressive strength of the material at the material building materials using cement sand mixture. The results of the research that has been done, to mix cement sand 8:1 obtained optimum conditions at 1:8 ratio and were able to raise the compression strength of 262 kg/mm2 to 638 kg/mm2, whereas for 9:1 cement sand mixture obtained under optimum conditions in comparison 1:8 and able to raise the compression strength of 254 kg/mm2 to 437 kg/mm2 and the use of slag in cement sand can substitute sand usage by 11.2% while the leaching test showed that for Fe metal leaching does not occur even partially adsorbed by the material sand cement, while for Pb metal leaching occurs at 0.2047 ppm
Keywords: battery, slag, sand cement, compressive strength INTISARI
Industri aki di Indonesia telah mengalami kemajuan seiring dengan semakin majunya industri kendaraan bermotor, telekomunikasi serta elektronika yang menggunakan aki sebagai sumber arus listrik dan secara umum umur efektif aki berkisar 1 hingga 2 tahun, dengan melihat begitu besar penggunaan aki maka tidak dapat dipungkiri limbah aki menjadikan suatu permasalahan apabila dibuang ke lingkungan. Salah satu upaya yang telah dilakukan adalah dengan melakukan proses daur ulang aki bekas yang banyak dilakukan oleh industri kecil maupun rumah tangga untuk diproses lebih lanjut menjadi produk murni yang dapat dipergunakan kembali sebagai bahan baku. Teknologi di industri rumah tangga saat ini biasanya hanya berupa kubangan di dalam tanah yang disebut “ kuwen ”. Prinsip operasi dari kuwen adalah dengan mencampur arang dan sel aki kemudian arang dinyalakan dengan menambah udara dari blower dan menghasilkan limbah berupa gas, limbah cair dan limbah padat yang berupa slag. Penelitian ini merupakan upaya pemanfaatan limbah padat berupa slag sebagai subtitusi penggunaan kerikil maupun pasir serta pengaruhnya terhadap kuat tekan material pada material bahan bangunan yang menggunakan campuran pasir semen. Hasil penelitian yang telah dilakukan, untuk campuran pasir semen 8:1 didapatkan kondisi optimum pada perbandingan 1:8 dan mampu menaikkan kuat tekan dari 262 kg/mm2 menjadi 638 kg/mm2, sedangkan untuk campuran pasir semen 9:1 didapatkan kondisi optimum pada perbandingan 1:8 dan mampu menaikkan kuat tekan dari 254 kg/mm2 menjadi 437 kg/mm2 serta penggunaan slag pada pasir semen dapat mensubstitusi penggunaan pasir sebesar 11,2 % sedangkan pada pengujian pelindian menunjukkan bahwa untuk logam Fe tidak terjadi pelindian bahkan sebagian teradsorbsi oleh material pasir semen, sedangkan untuk logam Pb terjadi pelindian sebesar 0,2047 ppm
Kata kunci : aki, slag, pasir semen, kuat tekan PENDAHULUAN
Industri aki di Indonesia telah mengalami kemajuan, kemajuan industri aki ini seiring dengan semakin majunya industri kendaraan bermotor, telekomunikasi serta elektronika yang menggunakan arus listrik yang berasal dari aki. Fungsi penggunaan aki pada kendaraan bermotor sebagai media penyimpan dan pensuplai arus listrik pada waktu kendaraan distarter selain itu fungsi aki lainnya
A-280
sebagai pemasok arus listrik untuk kebutuhan lampu penerangan , alarm, jam elektronik, dan sebagainya
Didalam aki terdapat elemen dan sel untuk penyimpan arus yang mengandung asam sulfat (H2SO4), pada tiap-tiap sel berisikan pelat positif terkandung oksida timah coklat (Pb 02) dan pelat
negatif yang mengandung timah (Pb), pelat-pelat ditempatkan pada batang penghubung dengan separator atau pemisah sebagai isolasi diantara pelat tersebut, bila ketiga unsur kimia ini berinteraksi maka akan muncul arus listrik.
Sebagai pencatu daya, di dalam aki timbul reaksi kimia sebagai berikut : Anoda :
Pb(s) + SO4(aq)2- PbSO4(s) + 2e-
Katoda :
PbO2(s) + 4H+(aq) + SO4(aq)2-+ 2e- PbSO4(s) + 2H2O(l)
Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4 (aq) PbSO4(s) + 2H2O(l)
Untuk menjaga keawetan umur aki telah banyak dilakukan namun demikian secara umum umur efektif aki berkisar 1 hingga 2 tahun, dengan melihat begitu besar penggunaan aki maka tidak dapat dipungkiri limbah aki menjadikan suatu permalahan yang perlu mendapatkan perhatian yang serius mengingat komponen yang ada didalam aki.
Usaha daur ulang aki bekas telah banyak dilakukan oleh industri kecil maupun rumah tangga dan jarang dilakukan oleh industri skala menengah-besar mengingat membutuhkan biaya mobilisasi pengumpulan aki bekas yang besar untuk memenuhi kapasitasnya sehingga dirasakan lebih menguntungkan apabila menerima hasil daur ulang setengah jadi industri kecil, untuk diproses lebih lanjut menjadi produk murni, maupun bahan baku. Pencemaran dari usaha daur ulang aki bekas ini antara lain : 1). Pencemaran udara berasal dari asap dan debu yang mengandung logam berat Pb. 2). Bau sulfur yang spesifik. 3). Limbah cair yang mengandung asam sulfat
Dari pencemaran yang ada maka kegiatan daur ulang aki bekas akan menghasilkan limbah yang berpotensi mencemari lingkungan karena mengandung bahan berbahaya dan beracun karena mengandung logam Pb.
Untuk mengetahui limbah yang dihasilkan dapat dipahami melalui sistem proses yang dipergunakan dan sebagian besar menggunakan sistem redoks. Secara umum, skema daur ulang aki dan cemaran yang timbul disajikan dalam gambar berikut :
Gambar 1. Skema Proses Redoks
Berdasarkan latar belakang masalah di atas daur ulang limbah aki menghasilkan limbah berupa gas, limbah cair maupun limbah padat yang berpotensi merusak lingkungan.
Dalam Penelitian ini merupakan kajian pemanfaatan limbah padat berupa slag sebagai subtitusi penggunaan kerikil maupun pasir serta pengaruhnya terhadap kuat tekan material pada material bahan bangunan yang menggunakan campuran pasir semen serta kemampuan pengungkung an (immobilisasi) limbah padat (slag) yang memiliki karakteristik sebagai limbah B-3 dengan pengujian pelindian
METODE
Slag berupa bongkahan yang tidak beraturan dikeringkan untuk mendapatkan kondisi kandungan air yang seragam, kemudian dihancurkan dengan disk mill menggunakan ukuran saringan 20 mesh. Dicampurkan pasir dan slag dengan perbandingan tertentu serta kemudian ditambahkan air
A-281
kemudian diaduk hingga rata, hasil campuran kemudian dimasukkan dalam alat cetakan kemudian dilakukan pengepresan.
Hasil pencetakan dan pengepresan dikeringkan diudara terbuka dan setelah kering dilakukan analisa kuat tekan dan prosentase penyerapan air serta hasil optimum dari kuat tekan dilakukan pula uji lindi untuk mengetahui tingkat peluruhan logam berat yang diimobilisasi.
PEMBAHASAN
Untuk mengetahui kandungan logam yang akan dikungkung dalam media pasir semen dilakukan pengujian terhadap bahan baku (slag). Hasil pengujian bahan baku dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1 : Hasil pengujian bahan baku (slag) untuk mengetahui kandungan logam yang akan dikungkung dalam media pasir semen
No. Parameter uji Hasil Analisa (%)
1. Fe (besi) 7,43
2. Pb (timbal) 9,93
Hasil penelitian pengaruh konsentrasi slag terhadap kuat tekan pada perbandingan pasir dan semen (8:1) dapat dilihat pada tabel 1 serta gambar 2.
Tabel 2. Pengaruh konsentrasi slag terhadap kuat tekan pada perbandingan 8 : 1 No. Perbandingan pasir
dan slag Berat Pasir (gr) Berat Semen (gr) Berat Slag (gr) Kuat Tekan (kg/mm2) 1 Kontrol 303 38 - 262 2 1 : 9 272,7 38 30,3 484 3 1 : 8 269 38 34 638 4 1 : 7 265 38 38 479 5 1 : 6 259 38 44 393 6 1 : 5 252 38 51 309 7 1 : 4 242 38 61 223
Gambar 2. Pengaruh konsentrasi slag terhadap kuat tekan
Dari tabel 1 serta gambar 2 dapat dilihat bahwa semakin kecil perbadingan antara pasir semen dengan slag (konsentrasi slag semakin besar) akan mengakibatkan kenaikan kuat tekan, perbandingan optimum terjadi pada konsentrasi slag pada campuran 10% dengan kuat tekan sebesar 638 kg/mm2. Hal ini menunjukkan bahwa dengan penambahan slag cukup berpengaruh terhadap kuat tekan pasir semen, hal ini disebabkan karena adanya logam Pb akan mengakibatkan kekuatan pasir semen menjadi meningkat.
A-282
Setelah kondisi optimum tercapai penambahan slag akan mengakibatkan penurunan hal ini disebabkan karena logam Pb tingkat porositasnya lebih kecil dibandingkan dengan pasir sehingga daya ikat pasir dan slag dengan semen menjadi lebih kecil.
Hasil penelitian pengaruh konsentrasi slag terhadap % penyerapan air pada perbandingan pasir dan semen (8:1) dapat dilihat pada tabel 3 serta gambar 3.
Tabel 3. Pengaruh konsentrasi slag terhadap % penyerapan air pada perbandingan 8 : 1 No. Perbandingan
pasir dan slag
Berat Awal (gr) Berat Akhir (gr) Berat Air (gr) Penyerapan Air (%) 1 Kontrol 350,5 381,9 31,4 8,96 2 1 : 9 299,1 327,5 28,4 9,49 3 1 : 8 309 334 25,0 8,09 4 1 : 7 296 320 24,0 8,11 5 1 : 6 303,6 329,1 25,5 8,40 6 1 : 5 335 364,14 29,1 8,70 7 1 : 4 305,9 333,7 27,8 9,08
Gambar 3. Pengaruh konsentrasi slag terhadap % penyerapan air
Dari tabel 3 dan gambar 3 dapat dilihat bahwa pada perbandingan 1:8 prosentase penyerapan air paling kecil hal ini menunjukkan ikatan slag dan campuran pasir semen relatif sempurna, sedangkan semakin besar penambahan slag mengakibatkan semakin besar pula prosentase penyerapan air hal ini disebabkan logam Pb tingkat porositasnya lebih kecil dibandingkan dengan pasir sehingga daya ikat pasir dan slag dengan semen menjadi lebih kecil yang akhirnya memiliki porositas material menjadi besar
Pengujian pelindian (uji lindi) bertujuan untuk mengetahui apakah logam yang terdapat didalam slag dan telah terkungkung di campuran pasir semen dapat terlepas apabila material tersebut direndam didalam air. Hal ini perlu dilakukan pengujian mengingat material pasir semen didalam aplikasinya kemungkinan akan berhubungan dengan air, sehingga diharapkan material pasir semen yang dihasilkan memenuhi kriteria dan ramah lingkungan.
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan (waktu perendaman 3 minggu) menunjukkan hasil seperti terlihat pada tabel 4.
Tabel 4. Hasil analisa uji lindi Parameter Air control
(mg/l) Hasil Analisa (mg/l) Kadar akhir (mg/l) Baku Mutu : KEP-51/MENLH/10/1995 Fe (besi) 0,4930 0,4792 - 0,0138 5 – 10 (mg/l) Pb (timbal) 0,5928 0,7975 0,2047 0,1 – 1 (mg/l)
Dari hasil analisa tersebut diatas menunjukkan bahwa untuk logam Fe tidak terjadi pelindian bahkan sebagian teradsorbsi oleh material pasir semen, sedangkan untuk logam Pb terjadi peluruhan
A-283
sebesar 0,2047 ppm dan masih memenuhi persyaratan berdasarkan Baku Mutu yang telah ditetapkan oleh Menteri Negara Lingkungan Hidup No. KEP-51/MENLH/10/1995.
KESIMPULAN
Berdasarkan uraian diatas, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1). Limbah padat industri daur ulang aki bekas berupa slag dapat dipergunakan sebagai bahan substitusi semen industri pasir semen. 2). Untuk campuran pasir semen 8:1 didapatkan kondisi optimum pada perbandingan 1:8 dan mampu menaikkan kuat tekan dari 262 kg/mm2 menjadi 638 kg/mm2. 3). Pada kondisi optimum dilakukan pengujian pelindian (perendaman selama 3 minggu) dengan hasil untuk logam Fe tidak terjadi pelindian bahkan sebagian teradsorbsi oleh material pasir semen, sedangkan untuk logam Pb terjadi peluruhan sebesar 0,2047 ppm dan masih memenuhi persyaratan berdasarkan Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. KEP-51/MENLH/10/1995.
DAFTAR PUSTAKA
ASTM. (1995). Croncrete and Aggregates, Annual Book of ASTM Standard. Vo.04.02.1995. Philadelphia: ASTM.
Departemen Pekerjaan Umum. (1982). Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia. Bandung. Mulyono, Tri. (2005). Teknologi Beton, Edisi 2. Andi. Yogyakarta.
Tjokrodimulyo, K. (1996). Teknologi Beton. Nafiri. Yogyakarta
Nawy, Edward. G. (1990). Reinforce Concrete a Fundamental Approach. Terjemahan. cetakan pertama. Eresco. Bandung
Perry R.H. (1984). Chemical Enggineering Hand Book. Sixth edition.
Susetyo, Kusnanto. Studi kemampuan semen dalam mengungkung limbah radioaktif untuk
pembuangan di laut, (Proceeding Book 7th Basic Science National Seminar, Vol.2, ISBN
978-602-96393-0-8). Fakultas MIPA Universitas Brawijaya.
Supardi. (2002). Optimalisasi pengungkungan konsentrat limbah aktivitas rendah hasil evaporasi
dengan semen. (Prosiding Pertemuan Dan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan Dan Teknologi Nuklir. P3TM-BATAN. Yogyakarta.
Tata Surdia, Kenji Chijiiwa. (2000). Teknik Pengecoran Logam.
Technical Working Group Of The Basel Convention. (2002). Preparation Of The Technical
