BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pada ASEAN 3+ (China, Japan and Korea) Ministers on Energy Meeting (AMEM+3) yang diadakan di Bali Indonesia pada tanggal 25 September 2013, para menteri menyepakati mengenai pentingnya peningkatan hubungan kerjasama energi ASEAN untuk mencapai tujuan energy security dan sustainable energy. Salah satu kunci untuk mencapai tujuan tersebut adalah adanya pertukaran informasi mengenai pembangunan energi antar negara.
Asia Tenggara terdiri dari negara-negara dengan perbedaan besar dalam skala dan pola penggunaan energi dan dukungan sumber daya energi. Sejak tahun 1990, permintaan energi di kawasan ASEAN telah meningkat dua setengah kali dan akan meningkat lebih dari 80% hingga tahun 2035. Akibatnya, skenario kebijakan baru dibuat, komitmen ini mencakup program-program untuk mendukung energi terbarukan dan meningkatkan efisiensi energi, kebijakan yang terkait dengan pengenalan energi nuklir dan inisiatif untuk mereformasi subsidi bahan bakar fosil. Namun, dari sepuluh negara anggota ASEAN yang terdiri dari, semua kecuali Brunei dan Laos memiliki rencana aktif untuk mengembangkan tenaga nuklir.
Berdasarkan pada Peraturan Pemerintah no. 5 tahun 2006 pasal 2 ayat (2) huruf (b) menyatakan bahwa realisasi energi optimum pada tahun 2025, total konsumsi energi nasional akan bergantung pada beberapa tipe energi berikut :
1. Petroleum : 20%
2. Gas alam lebih dari 30% 3. Batu bara lebih dari 33% 4. Biofuel lebih dari 5% 5. Geothermal lebih dari 5%
6. Energi terbarukan lain seperti biomass, nuklir, hydroelectric, energi surya, energi angin menjadi lebih dari 5%
tahapan proses. Diharapkan dengan adanya pabrik ini dapat meningkatkan kesejahteraan masyarakat sekitar dan juga membantu pengembangan potensi energi di Indonesia.
B. Tinjauan Pustaka
Uranium dapat diperoleh dari alam dalam bentuk mineral seperti uraninite,
autunite, torbenite dan coffinite. Uranium terdiri dari 2 isotop yaitu Uranium-238
(U-238) sebanyak 99%, sekitar 0.711% – 0.1% Uranium-235 (U-235) dan beberapa senyawa lainnya. Agar dapat digunakan sebagai bahan bakar nuklir, mineral Uuranium harus melalui beberapa tahapan proses konversi terlebih dahulu. Dalam Tugas Akhir ini, akan dibahas mengenai proses pengolahan mineral uranium menjadi Uranium Dioksida (UO2) serbuk dimana produk ini dapat digunakan sebagai bahan bakar nuklir apabila telah melalui proses enrichment.
Proses-proses yang dapat dipakai untuk pengolahan mineral uranium adalah sebagai berikut :
1. Leaching
Beberapa metode leaching yang dapat digunakan dalam proses adalah : a. Acid Leaching
Acid Leaching merupakan metode yang paling banyak digunakan
dalam uranium proses. Asam Sulfat biasa digunakan karena harganya yang relatif murah dan mudah untuk didapat. Beberapa asam lain yang dapat digunakan adalah Asam Klorida dan Asam Nitrat, namun kedua asam ini relatif lebih mahal dan lebih berbahaya terhadap lingkungan apabila dibandingkan dengan Asam Sulfat. Dengan menggunakan metode ini, gangue
mineral dapat ikut terlarut sehingga dapat mengambil uranium yang tidak
terekspos pada saat kominusi.
Dalam acid leaching, reaksi oksidasi uranium membutuhkan adanya
ferric ion, terlepas dari reagen yang digunakan sebagai oksidan. Ferric ion
akan mengoksidasi uranium sedangkan oksidan dari reagen akan mengoksidasi
ferrous ion menjadi ferric ion Proses oksidasi, dengan menggunakan NaCl
Pelarutan U(VI) dalam Asam Sulfat pada acid leaching dapat dilihat pada persamaan (3) – (5) sebagai berikut :
UO22+ + SO42- UO2SO4 (3) UO2SO4 + SO42- [UO2(SO4)2]2- (4) [UO2(SO4)2]2-+ SO42- [UO2 (SO4)3]4- (5)
Dalam acid leaching process umumnya menggunakan asam sulfat karena biayanya yang relatif rendah dan ketersediaannya banyak, namun dalam pelarutan uranium membutuhkan banyak asam, yaitu sekitar 20 kg asam/ton bijih. Suhu yang digunakan relatif tinggi, yaitu sekitar 75oC dengan waktu proses hingga 96 jam. Penggunaan asam sulfat juga dapat menghasilkan residu asam sulfat yang tinggi, yaitu sekitar 50g/l asam bebas.
b. Alcaline Leaching
Untuk mineral yang membutuhkan asam dalam jumlah banyak apabila digunakan metode acid leaching, metode alcanie – carbonateleaching biasanya diguanakan. Metode alcalie – carbonate leaching sangat selektif terhadap uranium, sehingga impurities yang tidak diinginkan tidak akan ikut terlarutkan. Alcaline – carbonate leaching akan melarutkan sulfida, namun tidak akan ikut menyerang gangue mineral lainnya. Biasanya, digunakan oksigen sebagai oksidan dalam alcaline leaching. Proses oksidasi dapat dilihat pada persamaan (6) dan (7) sebagai berikut :
2UO2 + O2 2UO3 (6) UO3 + CO32- + 2HCO3- [UO2(CO3)3]4- + H2O (7)
Bicarbonate dibutuhkan untuk mencegah reaksi antara UO3 dengan carbonate yang dapat menghasilkan ion hydroxyl. Adanya ion tersebut dapat menyebabkan presipitasi leached uranium dan menghasilkan sodium diuranat.
c. Bio-Leaching
Mekanisme bio-leaching dengan menggunakan Acidithiobacillus ferrooxidan
smerupakan mekanisme tidak langsung. Oksidasi logam tereduksi melalui
mekanisme tidak langsung menggunakan media ferric-iron. (Fe3+) bersumber dari oksidasi mikroba senyawa ferrous-iron yang terdapat di dalam mineral.
Ferric-iron adalah zat pengoksidasi dan dapat mengoksidasi logam sulfida dan
dapat tereduksi menjadi ferrous iron dimana dapat teroksidasi kembali oleh mikroba. Persamaan berikut menunjukkan mekanisme reaksi untuk bio-oksidasi dari mineral sulfida dengan mekanisme tidak langsung.
4FeSO4+O2+2H2SO42Fe2(SO4)3+2H2O (10) FeS2+Fe2(SO4)33FeSO4+2S (11) 2S+3O2+2H2O2H2SO4 (12)
Untuk uranium, bio-leaching dengan mekanisme tidak langsung dapat ditunjukkan dengan persamaan berikut :
UO2+Fe2(SO4)3UO2SO4+2Fe2SO4 (13)
Dari segi ekonomi, bioleaching pada umumnya lebih sederhana karena biaya operasi dan perawatan lebih murah dibandingkan proses leaching umumnya. Dari segi lingkungan, metode ini lebih ramah lingkungan karena mengurangi emisi sulfur dioksida selama proses peleburan dan mengurangi kerusakan lingkungan karena melibatkan bakteri yang tumbuh secara alami, proses bioleaching juga dapat digunakan untuk ekstraksi mineral logam dengan konsentrasi rendah dalam bijih.Kekurangan dari proses ini adalah laju proses bioleaching sangat lambat dibandingkan dengan metode lainnya.
2. Presipitasi
Presipitasi dapat dilakukan dengan beberapa metode :
a. Single stage batch precipitation dengan menggunakan Magnesium oksida (MgO)
b. Two stage continuous precipitation nmenggunakan calcium carbonate (CaCO3) dan caustic soda (NaOH)
c. Presipitasi menggunakanCa(OH)2 pada pH 3.5 dilanjutkan dengan presipitasi menggunakan NH4OH at pH 7. Presipitasi dengan Ca(OH)2 bertujuan untuk mengendapkan pengotor.
Presipitasi dengan menggunakan NH4OH bertujuan untuk mengendapkan uranium ke dalam bentuk ammonium diuranat (ADU).
3. Kalsinasi
a. Pada range temperatur 250 – 400 oC Reaksi yang terjadi :
(NH4)2U2O72UO3 + NH3 + H2O (15) b. Pada range temperatur 600 – 900oC
Reaksi yang terjadi :
9(NH4)2U2O76U3O8 + 14NH3 + 15H2O + 2 N2 (16) 4. Reduksi
a. Dengan menggunakan H2 Reaksi yang terjadi :
U3O8 + 2H23UO2 + 2H2O (17) b. Dengan menggunakan CO :
Reaksi yang terjadi :
U3O8 + COUO2 + CO2 (18) Dari beberapa penjelasan proses diatas dapat diketahui kelebihan dan kekurangan masing-masing tahapan proses seperti yang tercantum pada Daftar I sehingga dipilih
bioleaching untuk tahapan proses leaching karena biaya operasi yang rendah dan
dengan kadar uranium dalam batuan yang rendah proses ini lebih menguntungkan dibanding proses leaching yang lainnya. Ukuran mineral yang dibutuhkan untuk proses
Daftar I. Kelebihan dan Kekurangan Tahap-Tahap Proses Pengolahan Mineral Uranium
Tahapan Proses
Kelebihan Kekurangan
Acid Leaching 1. Proses banyakdigunakan di industri.
1. Emisi sulfur dioksida yang dihasilkantinggi.
2. Kebutuhanasamsulfatbanyak.
Alkaline leaching
1. Yield yang dihasilkantinggi. 1. Dibutuhkantekanandansuhu yang
tinggiuntukmenghasilkanyiel
d yang tinggi. Bioleaching 1. Biayaoperasilebihmurah.
2. Emisi Sulfur dioksidarendah. 3. Dapatdigunakanuntukkonsentras
i uranium yang rendah.
1. Waktuoperasilebih lama. 2. Belumadapabrik yang
