STABILISASI SOLIDIFIKASI LIMBAH MENGANDUNG KROM
DAN HIDROKARBON MENGGUNAKAN SEMEN PORTLAND DAN
BENTONIT
Ayu Nindyapuspa1, *), Masrullita2) dan Yulinah Trihadiningrum3)
1) Jurusan Teknik Lingkungan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jalan Raya Sukolilo, Surabaya, Zip Code, Country
e-mail: [email protected]
2,3) Jurusan Teknik Lingkungan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
ABSTRAK
Limbah mengandung hidrokarbon dan logam berat berasal dari kegiatan industri dan pertambangan, sehingga tergolong ke dalam limbah B3. Salah satu metode yang digunakan untuk mengolah limbah tersebut adalah stabilisasi/solidifikasi. Permasalahan yang muncul adalah zat organik dapat mengurangi kualitas produk solidifikasi. Bentonit digunakan sebagai pengganti sebagian semen, sedangkan karbon aktif dan high carbon fly
ash (HCFA) dapat digunakan untuk mengadsorpsi zat organik. Dibutuhkan penelitian lebih
lanjut mengenai solidifikasi limbah mengandung logam berat dan hidrokarbon menggunakan semen Portland dan bentonit. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan pengaruh hidrokarbon terhadap mutu produk solidifikasi menggunakan semen, bentonit, adsorben, dan hidrokarbon serta menentukan kadar hidrokarbon yang dapat disolidifikasi. Variasi pengikat yang digunakan adalah semen dan bentonit dengan perbandingan 50% : 50%, semen 100%, dan bentonit 100%. Variasi kadar hidrokarbon yang digunakan adalah 2,5%, 5%, 7,5%, dan 10%. Adsorben yang ditambahkan, yaitu HCFA dan karbon aktif masing-masing adalah 2%. Uji yang dilakukan meliputi kuat tekan, TCLP, dan paint filter
test. Hasil menunjukkan bahwa komposisi semen bentonit 50% : 50% tidak dapat
mensolidifikasi krom. Penambahan adsorben juga tidak berpengaruh. Komposisi semen 100% dapat mensolidifikasi krom dengan baik, akan tetapi terjadi peningkatan kadar krom pada kadar parafin 10%. Semua hasil kuat tekan memenuhi baku mutu dan tidak ditemukan cairan bebas dalam uji paint filter.
Kata kunci: Bentonit, Hidrokarbon , Krom, Semen Portland, Solidifikasi
PENDAHULUAN
Limbah hidrokarbon banyak ditemukan di industri minyak bumi, yang berasal dari kegiatan ekstraksi, transportasi, penyimpanan, dan terutama di dalam proses refining minyak mentah. Limbah hidrokarbon yang dihasilkan per hari di seluruh dunia mencapai 12.600.000 m3 (Silva dkk, 2012). Lebih dari 60 juta ton limbah mengandung hidrokarbon
dihasilkan per tahun dan apabila diakumulasikan, jumlah limbah tersebut dihasilkan di seluruh dunia dan mencapai 1 triliun ton per tahun ( Hu dkk, 2013).
Limbah mengandung minyak merupakan residu yang berbentuk emulsi water in oil (W/O) yang mengandung senyawa hidrokarbon dan logam berat. Senyawa yang paling banyak ditemukan adalah senyawa petroleum hydrocarbons (PHC) yang berkisar antara 5% sampai 86,2% dan senyawa organik lainnya seperti Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH), alkana, dan fenol. Berdasarkan Peraturan Pemerintah No. 18 Tahun 1999 Tentang
Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya Dan Beracun, limbah industri minyak termasuk ke dalam limbah B3 dari sumber yang spesifik. Salah satu metode yang digunakan untuk mengolah limbah mengandung hidrokarbon tersebut adalah stabilisasi/solidifikasi.
Stabilisasi atau solidifikasi merupakan metode yang banyak digunakan untuk mengimobilisasi zat anorganik di dalam limbah B3. Semen merupakan salah satu bahan pengikat yang paling banyak digunakan dalam metode tersebut. Permasalahan yang muncul dalam solidifikasi zat organik adalah produk solidifikasi tersebut memiliki kekuatan yang buruk (Karamalidis dan Voudrias, 2007). Zat organik di dalam limbah tersebut tidak membentuk ikatan kimia yang kuat dengan semen. Campuran semen dengan zat lain seperti bentonit dan silikat dapat mensolidifikasi limbah B3 yang mengandung zat organik dengan baik (Trussell, 1994). Adanya hidrokarbon dalam produk solidifikasi sebesar 10% dapat menurunkan kualitas produk (Minocha dkk, 2003).
Penambahan pozzolan alam dapat mengurangi semen yang digunakan pada proses solidifikasi. Pozzolan dapat menurunkan suhu adukan semen, sehingga dapat meningkatkan ketahanan produk solidifikasi (Chaar dkk, 2013). Pozzolan alam merupakan bahan alternatif yang dapat digunakan dan terdapat hampir di seluruh wilayah Indonesia yang sebagian besar merupakan gunung berapi. Jenis pozzolan alam yang dapat digunakan adalah bentonit.
Bentonit dapat digunakan sebagai bahan pengganti sebagian semen yang relatif murah dan mudah didapatkan. High Carbon Fly Ash (HCFA) dan karbon aktif juga dapat dimanfaatkan dalam solidifikasi sebagai adsorben zat organik dalam limbah mengandung hidrokarbon (Leonard dan Stegemann, 2010). Akan tetapi, belum didapatkan berapakah kadar hidrokarbon yang dapat disolidifikasi oleh campuran semen dan bentonit tersebut. Oleh karena itu, diperlukan penelitian lebih lanjut untuk menganalisis pengaruh kadar hidrokarbon dalam produk solidifikasi dari campuran semen, pozzolan alam, HCFA, dan karbon aktif. Untuk menghasilkan produk stabilisasi/solidifikasi yang baik, diperlukan komposisi optimum semen dan bentonit (50% : 50%), krom, hidrokarbon, dan adsorben. METODE
Komposisi yang digunakan dalam penelitian ini adalah semen 100%, smen dan bentonit 50% : 50%, dan bentonit 100%. Kadar parafin yang digunakan adalah 2,5%; 5%; 7,5%; dan 10%. Jenis adsorben yang digunakan adalah High Carbon Fly Ash (HCFA) dan karbon aktif. Komposisi produk S/S dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Komposisi Produk S/S Komposisi Semen : Bentonit Kadar Parafin (%) Penamaan Produk S/S 100 : 0 (kontrol) 0 A1 A2 100 : 0 A3 A4 50 : 50 A5 A6 0 : 100 A7 A8 0 : 100 (kontrol) A9 A10 50 : 50 2,5 B1 B2 5 B3 B4 7,5 B5 B6 10 B7 B8 50 : 50 dengan 2,5 C1 C2
Komposisi Semen : Bentonit Kadar Parafin (%) Penamaan Produk S/S HCFA 2% 5 C3 C4 7,5 C5 C6 10 C7 C8 50 : 50 dengan karbon aktif 2% 2,5 C9 C10 5 C11 C12 7,5 C13 C14 10 C15 C16
Seluruh komposisi tersebut dicetak dalam cetakan berukuran 5 x 5 x 5 cm. Setelah produk S/S kering, dikeluarkan dari cetakan lalu dilakukan curing selama 28 hari dengan cara ditutupi lap basah. Setelah 28 hari, produk S/S tersebut dilakukan uji kuat tekan,
Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP), dan paint filter. Uji TCLP dilakukan
dengan metode kolorimetri. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Uji Kuat Tekan
Hasil uji kuat tekan menunjukkan bahwa seluruh komposisi yang digunakan dalam penelitian ini telah memenuhi baku mutu berdasarkan keputusan kepala BAPEDAL Nomor 9 Tahun 1995 tentang Persyaratan Teknis Pengolahan Limbah Berbahaya dan Beracun. Nilai kuat tekan minimum yang dipersyaratkan adalah 10 ton/m2. Hasil nilai kuat tekan komposisi produk S/S tanpa menggunakan parafin dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Nilai Kuat Tekan Komposisi Produk S/S Tanpa Parafin
Komposisi semen 100% merupakan komposisi yang memiliki nilai kuat tekan yang paling tinggi. Sedangkan bentonit 100% merupakan komposisi yang memiliki nilai kuat tekan yang paling rendah Adanya bentonit dalam suatu komposisi produk S/S dapat menurunkan nilai kuat tekan produk S/S. Bentonit mempunyai sifat fisik yang mudah menyerap air, mudah mengembang dan bersifat plastis setelah kontak dengan cairan, sehingga dapat menurunkan densitas produk S/S. Hal tersebut menyebabkan nilai kuat tekan produk S/S menurun.
Penambahan parafin pada produk S/S dengan komposisi semen 100% dapat meningkatkan nilai kuat tekan. Sedangkan pada komposisi semen dan bentonit 50% : 50%
0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Semen 100% (kontrol)Semen 100% dengan logam beratSemen dan bentonit 50 : 50Bentonit 100% dengan logam beratBentonit 100% (kontrol)
De ns ita s P ro du k (g /c m 3) Ku at Te ka n (to n/ m 2)
Nilai Kuat Tekan (ton/m2) Densitas produk (g/cm3)
dapat menurunkan nilai kuat tekan. Penambahan adsorben HCFA dan karbon aktif dengan kadar 2% belum berpengaruh terhadap peningkatan nilai kuat tekan. Hasil uji kuat tekan produk S/S menggunakan parafin dapat dilihat pada Gambar 2.
Tabel 2. Nilai Kuat Tekan Produk S/S Menggunakan Parafin
Gambar 2 Hasil Uji Kuat Tekan Produk S/S Menggunakan Parafin Hasil Uji TCLP dan Paint Filter
Berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomor 85 Tahun 1999, baku mutu Krom yang diperbolehkan adalah 5 mg/L. Campuran semen dan bentonit tidak dapat mensolidifikasi krom dengan baik. Komposisi semen 100% dapat mensolidifikasi logam krom dengan baik sesuai baku mutu. Akan tetapi, terjadi peningkatan pelindian Krom yaitu pada produk S/S yang mengandung parafin 10% (Gambar 3). Hal ini disebabkan karena logam krom yang tersolidifikasi dalam semen terikat membentuk senyawa CaKromO4.2H2O
Komposisi semen dan bentonit 50% : 50% tidak dapat mensolidifikasi krom dengan baik. Penambahan adsorben HCFA dan karbon aktif sebesar 2% belum memberikan pengaruh terhadap penurunan kadar Krom.
Hasil uji paint filter menunjukkan bahwa seluruh produk S/S lolos uji. Hal ini dibuktikan bahwa tidak ditemukan cairan bebas yang dapat lolos dari saringan cat berukuran 60 mesh, sesuai dengan prosedur USEPA.
Gambar 3. Hasil Uji TCLP Komposisi Produk S/S Menggunakan Semen dan Bentonit 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 2.5 5 7.5 10 N ilai k ua t te kan (t on /m 2) Kadar Parafin (%) Semen 100% Semen Bentonit 50% : 50% Semen Bentonit 50% : 50% dengan HCFA 2% Semen Bentonit 50% : 50% dengan Karbon Aktif 2%
KESIMPULAN DAN SARAN
Komposisi semen dan bentonit 50% : 50% tidak dapat mensolidifikasi krom. Komposisi semen 100% dapat mensolidifikasi krom, akan tetapi kadar parafin yang terkandung tidak boleh lebih dari 10%.
DAFTAR PUSTAKA
Chaar, G.K., Alkadi, M., dan Asteris, P.G. (2013), “Natural Pozzolan as a Partial Substitute for Cement in Conkromete”, The Open Construction and Building
Technology Journal, Vol. 7, hal. 33-42.
Hu, G., Li, J., dan Zeng, G. (2013), “Recent Development in the Treatment of Oily Sludge from Petroleum Industry: A Review”, Journal of Hazardous Material, Vol. 261, hal. 470-490.
Karamalidis, A.K. dan Voudrias, E.A. (2007), “Cement-based Stabilization/solidification of Oil Refinery Sludge: Leaching Behavior of Alkanes and PAHs”, Journal of
Hazardous Material, Vol. 148, hal. 122-135
Leonard, S.A. dan Stegemann, J.A. (2010), “Stabilization/solidification of Petroleum Drill Cuttings: Leaching Studies”, Journal of Hazardous Materials, Vol. 174, hal. 484-491.
Minocha, A.K., Jain, N., dan Verma, C.L. (2003), “Effect of Organic Materials on the Solidification of Heavy Metal Sludge”, Construction and Building Materials, Vol. 17, hal. 77–81.
Trussell, S. dan Spence, R.D. (1994), “A Review of Solidification/Stabilization Interferences”, Waste Management, Vol. 14, No. 6, hal. 507-519.
