OPERASI DAN PROSES REMEDIASI LINGKUNGAN
Metode Fisik Kimia Proses Remediasi Lingkungan
Toni Ika Aritosa 3314201006 Taufik Abdullah 3315201204 Hendy Apriliansyah 3315201206 Rizki Yulistianto 3316201002 Annas M. Parenreng 3316201003 M. Anshari Caronge 3316201005
PROGRAM MAGISTER
DEPARTEMEN TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL, LINGKUNGAN DAN KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA 2017
1. Oksidasi Kimia A. Deskripsi
Teknologi oksidasi kimia merupakan teknologi yang menggunakan proses reaksi oksidasi kimiawi yang dapat menghasilkan radikal bebas untuk penghilangan senyawa kontaminan. Oksidan yang digunakan mampu menyebabkan kerusakan kimia yang cepat dan menyeluruh dari bahan kimia organik beracun.
B. Jenis Polutan
Okisdasi kimia proses dapat mengakibatkan penghapusan efektif senyawa organik dan logam berat dalam tanah melalui kontak langsung antara kontaminan dan oksidan dalam waktu singkat ketika pengadukan dilakukan (Eve, 1998). Secara khusus, co-kontaminan, termasuk logam berat dan senyawa organik, dapat dihapus melalui aplikasi langsung dari agen penggalian dan/atau surfaktan baik berturut-turut atau bersamaan di dalam tanah. Khodadoust et al. (2005) meneliti efek dari oksidasi sekuensial menggunakan berbagai oksidan logam dan organik dari tanah lapangan co- terkontaminasi fenantrena, Pb, dan Zn. Mereka menemukan bahwa secara individu atau sekuensial penerapan oksidan logam dan surfaktan dapat mengoksidasi kontaminan logam dan organik masing-masing. Lo et al. (2012) menemukan bahwa ekstraksi berurutan HCl dan persulfat oksidasi oleh proses pengobatan Fe-EDDS dapat efektif menghilangkan kedua logam berat dan Polycyclic Aromatic Hidrokarbon (PAH) dari sedimen sungai.
C. Aplikasi
Oksidasi kimia umumnya dilakukan secara in situ atau disebut juga dengan ISCO (In Situ Chemical Oxidation). ISCO telah diterapkan secara efektif untuk beberapa dekade untuk remediasi tanah dan akuifer. Kandungan mineral dalam tanah dapat menjadi katalis alami sehingga menguntungkan untuk in situ remediasi tanah terkontaminasi di mana pH tidak dapat disesuaikan (Usman et al., 2016).
D. Mekanisme
Oksidan kimia yang paling umum digunakan meliputi peroksida, ozon, dan permanganat (ITRC, 2005). • Ozon Gas ozon dapat mengoksidasi kontaminan langsung atau melalui pembentukan radikal hidroksil. Reaksi ozon yang paling efektif dalam sistem dengan pH asam. Reaksi oksidasi berlanjut dengan sangat cepat, kinetika orde semu pertama. Karena reaktivitas tinggi ozon dan ketidakstabilan, O3 diproduksi
di tempat, dan membutuhkan poin pengiriman jarak dekat (mis, sumur sparging udara).
Dalam dekomposisi ozon dapat menyebabkan oksigenasi bermanfaat dan biostimulation. • Peroksida Oksidasi menggunakan cairan hidrogen peroksida (H2O2) di hadapan besi besi asli atau tambahan (Fe+2) menghasilkan Reagen Fenton yang menghasilkan radikal hidroksil bebas (OH-). Oksidan nonspesifik dapat dengan cepat menurunkan berbagai senyawa organik. Oksidasi Reagen Fenton adalah yang paling efektif di bawah pH sangat asam (misalnya, pH 2 sampai 4) dan menjadi tidak efektif dalam kondisi sedang sampai sangat basa. Reaksi sangat cepat dan mengikuti orde kinetika kedua. • Permanganat Stoikiometri reaksi permanganat (biasanya diberikan sebagai cair atau padat KMnO4, tetapi juga tersedia dalam garam Na, Ca, atau Mg) dalam sistem alam yang kompleks. Karena beberapa valensi dan bentuk mineral, Mn dapat berpartisipasi dalam berbagai reaksi. Reaksi dilanjutkan pada tingkat lebih lambat dibandingkan dua reaksi sebelumnya, menurut orde kinetika kedua.
Tergantung pada pH, reaksi dapat meliputi kerusakan dengan transfer electron langsung atau radikal canggih oksidasi-permanganat reaksi gratis efektif pada rentang pH 3,5-12.
E. Efisiensi
Secara umum teknologi oksidasi kimia telah mampu mencapai efisiensi pemulihan yang tinggi, yaitu lebih dari 90% untuk alifatik tak jenuh (misalnya, trichloroethylene) dan senyawa aromatik (misalnya, benzena) dengan laju reaksi yang sangat cepat (kerusakan 90% per menit) (FRTR, 2001).
F. Kelebihan dan Kelemahan
Menurut FRTR (2001) dalam oksidasi kimia memiliki kelebihan untuk pengurangan massa di daerah sumber serta untuk pengolahan tanah. Potensi dalam oksidasi kimia termasuk reaksi yang cepat dan luas dengan berbagai kontaminan berlaku untuk banyak organik bio-recalcitrant dan lingkungan bawah permukaan.
Namun teknologi oksidasi kimia juga memiliki keterbatasan antara lain:
o Kebutuhan untuk menangani sejumlah besar bahan kimia oksidator berbahaya karena permintaan oksidan dari bahan kimia organik target dan konsumsi oksidan yang tidak produktif formasi.
o Beberapa kontaminan tahan terhadap oksidasi.
o Ada potensi efek merugikan sehingg perlu penelitian dan pengembangan lebih lanjut sedang berlangsung untuk memajukan ilmu pengetahuan dan rekayasa di oksidasi kimia situ dan untuk meningkatkan efektivitas kedua biaya keseluruhan.
2. Soil Washing A. Deskripsi
Soil Washing adalah metode yang relatif baru, terbukti secara komersial (sejak 1982).
Siol Washing dapat memisahkan tanah yang terkontaminasi dengan polutan berbahaya.
Soil Washing dapat diterapkan secara ex situ, proses berbasis air yang bergantung pada proses ekstraksi kimia dan fisik tradisional dan proses pemisahan untuk menghilangkan berbagai kontaminan organik, anorganik, dan radioaktif dari tanah.
Berikut adalah kelompok kontaminan berbahaya khas yang dapat dihapus secara efektif dengan mencuci tanah:
1. Petroleum and fuel residues 2. Radionuclides
3. Heavy metal
4. Polychlorinated biphenyls (PCBs) 5. Pentachlorophenol (PCP)
6. Pesticides 7. Cyanides 8. Creosote 9. Semi volatiles 10. Volatiles
Secara sederhana, pencucian tanah memerlukan langkah-langkah berikut:
1. Penggalian dan pementasan tanah kontaminan atau sedimen
2. Pretreatment tanah untuk menghilangkan benda besar dan gumpalan dan material yang besar
3. Mencuci tanah dengan air untuk memisahkan kontaminan, dan
4. Memulihkan fraksi tanah bersih yang dapat dipreparasi di tempat atau digunakan secara menguntungkan.
B. Soil Washing System
Soil washing system terdiri dari 6 tahapan, yaitu:
1. Pretreatment
Proses pretreatment ini dilakukan untuk meghilangkan material tanah yang berukuran sangat besar dan untuk menyiapkan tanah yang yang masuk ke dalam proses soil washing yang memiliki ukuran yang seragam. Unit proses yang bisa diaplikasikan adalah scalping, crusing, grinding serta mechanical screening, blending, mixing, dan magnetic material removal.
2. Separation
Teknik separation ini dilakukan untuk menyeragamkan ukuran tanah yang akan di soil washing, ukuran bisa berupa coarse and fine grained solid. Biasanya ukuran partikel/tanah setelah proses separation ini adalah antara 63 – t4 micron (230 dan 200 mesh).
Dua macam ukuran yang berbeda (coarse and fine grained solid) ini secara umum dilakukan dengan teknik yang berbeda pada proses finel cleaning. coarse solids bisa menggunakan tenik separation konventional (biasanya hydrocyclone). Sementara fine solids harusng menggunakan metode yang bermacam-macam.
3. Coarse-grained treatment
Setelah tahap pemisahan, akan ada sejumlah kecil bahan yang lebih baik dari 63 sampai 74 mikron (230 sampai 200 mesh), namun harus mengandung kurang dari 5% padatan total. Selain itu, beberapa partikel ukuran halus mungkin akan ditemukan dalam pembuangan air dalam pengeringan fraksi kasar.
Kontaminan yang diminati akan ditemukan terutama di padatan yang lebih halus, namun fraksi kasar juga memerlukan perawatan untuk menghilangkan bahan pencemar yang teradsorbsi melapisi zat padat. Beberapa metode pencucian misalnya, atrisi permukaan, perlakuan asam atau basa untuk pelarut, atau pelarut khusus untuk melarutkan kontaminan, dapat digunakan untuk melepaskan tingkat lebih lanjut dan dikirim baik ke perlakuan berbutir halus atau ke proses pengolahan air untuk menghilangkannya target kontaminan
Pengambilan kontaminan dari pasir seperti partikel dapat dilakukan dengan dua metode, gesekan penggesek atau flotasi. Metode pengeringan pasir penting karena
mereka juga menghilangkan kontaminan yang terjebak di air pencuci. Air pencuci ini harus diproses secara tepat untuk menghancurkan polutan.
4. Fine-grained treatment
Pada awal perawatan berbutir halus. fraksi ini sekarang lebih baik dari 63 dan 74 mikron (230 dan 200 mesh) dan biasanya terdiri dari proporsi padatan yang cukup besar pada kisaran koloid 6 sampai 10 mikron. Selain itu, konsentrasi padat, terutama berasal dari siklon yang melimpah dalam tahap pemisahan, akan relatif encer, serendah 5 sampai 10% padat berat. Padatan ini akan menetap perlahan, dan beberapa akan mencatat menetap sama sekali karena sifat tanah liat dan koloidnya. Pemisahan dan konsentrasi fraksi-fraksi bahan kering yang terkontaminasi diperlukan sebelum pemilihan strategi pengelolaan residu yang sesuai. Perlakuan berbutir halus mendahului langkah pengelolaan residu yang strateginya bergantung pada sifat dan konsentrasi kontaminan, standar pembersihan, ekonomi, dan lain-lain. Manajemen residu dibahas dalam sub-bagian.
5. Process water treatment
Air cuci yang tercemar bisa terjadi akibat proses pencucian tanah. Washwater ini akan berisi beberapa dari semua bahan dan kontaminan berikut.
1. Beberapa pasir berbutir kasar, terutama dari 360 mikron (40 mesh) sampai> 63 mikron (230 mesh). Mungkin ada sedikit atau tidak ada kontaminan yang menempel pada padatan ini
2. Padatan berbutir halus <63 mikron (230 mesh). Padatan ini masih mengandung kontaminan yang melekat dan lumpur koloid dan material tanah liat
3. Larutan terlarut yang ada di tanah asli, mungkin sebagian besar mengandung sodium dan klorin yang mengandung compounda. Harus ada cukup air keluar dari air untuk mencegah penumpukan yang berlebihan. Bergantung pada jenis garam terlarut, air ini bisa dibuang ke selokan kota sesuai dengan kebutuhan setempat.
4. Senyawa humat organik (cuti, ranting, akar, dll) yang harus dibuang ke tingkat acceptabe
5. nilai pH yang mungkin harus diubah menjadi kisaran yang diinginkan baik untuk daur ulang atau pembuangan
6. logam berat yang dilarutkan atau dilarutkan yang memerlukan perawatan dan pemindahan
7. comtaminant lainnya, seperti hidrokarbon petroluem terapung yang membutuhkan pemindahan.
C. Aplikasi
Pada kondisi lapangan tidak mudah untuk memprediksi dikarenakan ada berbagai faktor yang harus dipertimbangkan bergantung pada jenis tanah. Soil washing ex situ biasa dilakukan dalam dua tahap (pencucian tanah dan perubahan dengan bahan organik) di bioreaktor, mirip dengan teknik yang dikembangkan untuk remediasi tanah dengan pestisida (Robles-González et al., 2012).
3. Stabilisasi dan Solidifikasi A. Deskripsi
Stabilisasi adalah proses penambahan suatu zat dan dicampur dengan limbah untuk meminimalkan kecepatan migrasi (perpindahan) limbah untuk mengurangi toksisitas dari limbah. Stabilisasi dapat digambarkan sebagai proses dimana seluruh atau sebagian kontaminan terikat dengan menambahkan media, pengikat, atau pengubah. Sedangkan solidifikasi adalah proses menggunakan aditif berdasarkan sifat fisis alami dari limbah (seperti yang ditentukan sebagai kriteria teknis dari kekuatan, tekanan, dan/atau permeabilitas) digunakan selama proses (Utomo, 2007).
Tidak seperti teknologi perbaikan lainnya, teknologi S/S berusaha untuk menjebak atau melumpuhkan kontaminan dalam media "host" mereka (yaitu, bahan tanah, pasir, dan/atau bangunan yang mengandung mereka) bukan menghapusnya melalui kimia atau perlakuan fisik. pengujian pelindian biasanya dilakukan untuk mengukur imobilisasi kontaminan. Teknologi S/S dapat digunakan sendiri atau dikombinasikan dengan metode lain untuk menghasilkan suatu produk atau bahan yang cocok untuk pembuangan tanah atau, dalam kasus lain, yang dapat diterapkan untuk penggunaan yang bermanfaat. Teknik-teknik ini telah digunakan baik sebagai langkah-langkah perbaikan final dan interim.
Pengolahan jenis ini mencegah migrasi/penyebaran konstituen berbahaya ke lingkungan. Solidifikasi (transformasi lumpur semi-liquid menjadi bentuk solid/padat) mengarah pada perubahan karakteristik fisik limbah. Pengolahan ini mencakup
peningkatan kekuatan kompresi, penurunan permeabilitas, dan enkapsulasi konstituen berbahaya (Marinkovic et al., 2003).
Peranan Aditif dalam proses stabilisasi, yaitu:
• Memperbaiki cara penanganan dan karakteristik fisik limbah
• Mengurangi permukaan area yang dilalui dimana dapat memindahkan dan mengurangi kontaminan yang terjadi
• Membatasi kelarutan dari berbagai polutan yang ada di limbah
• Mengurangi toksisitas dari kontaminan B. Jenis Polutan
Solidifikasi dan stabilisasi merupakan teknik yang secara luas diterapkan untuk remediasi limbah yang mengandung konstituen berbahaya misalnya, anorganik, termasuk radionuklida.
Secara in-situ, kebanyakan teknologi S/S ini telah teruji efektivitasnya terhadap organik dan melumpuhkan sebagian anorganik di tanah yang terkontaminasi, lumpur, atau bahan tanah lainnya. Proses ini telah diuji pada berbagai VOC dan SVOCs, organik lainnya termasuk dioxin dan PCB, dan pada kebanyakan logam prioritas polutan dan radionuklida (Marinkovic et al., 2003).
Sedangkan secara ex-situ polutan yang mampu direduksi adalah anorganik, termasuk radionuklida. Kebanyakan teknologi S / S telah efektivitas terhadap organik dan pestisida terbatas, kecuali vitrifikasi yang dapat menghancurkan sebagian besar kontaminan organik.
C. Aplikasi
Solidifikasi digunakan untuk mengubah limbah menjadi bentuk fisik yang sesuai dan tahan yang lebih kompatibel untuk penyimpanan, landfill, atau reuse yaitu bentuk padat yang memiliki interitas tinggi. Bentuk ini dapat diperoleh dengan atau tanpa fiksasi kimiawi (Goni et al., 2009). Stabilisasi dan solidifikasi merupakan salah satu teknik remediasi tanah secara in-situ dan ex-situ.
Penerapan teknologi ini sangat tergantung pada sifat fisik tanah. Ada banyak inovasi dalam stabilisasi dan solidifikasi. Sebagian besar inovasi yang ada adalah modifikasi dari proses yang telah terbukti mampu meremediasi tanah dan diarahkan
untuk penerapan pada pencemara berbahaya dan melibatkan pengolahan limbah atau tanah yang tercemar (Arce et al., 2010).
D. Mekanisme
Solidifikasi menciptakan barrier antara komponen limbah dan lingkungan dengan mereduksi permeabilitas limbah dan/atau mengurangi luas area permukaan yang efektif untuk difusi (Meegoda et al., 2003). Prinsip kerja stabilisasi/solidifikasi adalah pengubahan watak fisik dan kimiawi bahan berbahaya dengan cara penambahan senyawa pengikat sehingga pergerakan senyawa-senyawa dapat dihambat atau terbatasi dan membentuk ikatan massa monolit dengan struktur yang kekar (massive).
Proses stabilisasi/solidifikasi berdasarkan mekanismenya dapat dibagi menjadi 6 golongan, yaitu:
1. Macroencapsulation, yaitu proses dimana bahan berbahaya dalam limbah dibungkus dalam matriks struktur yang besar
2. Microencapsulation, yaitu proses yang mirip macroencapsulation tetapi bahan pencemar terbungkus secara fisik dalam struktur kristal pada tingkat mikroskopik
3. Precipitation, yaitu proses stabilisasi dengan menguapkan kontaminan dari limbah sehingga dapat lebih stabil limbah tersebut
4. Adsorpsi, yaitu proses dimana bahan pencemar diikat secara elektrokimia pada bahan pemadat melalui mekanisme adsorpsi
5. Absorbsi, yaitu proses solidifikasi bahan pencemar dengan menyerapkannya ke bahan pemadat. Absorben yang biasa digunakan, yaitu tanah, abu terbang, semen, kapur, mineral lempung, serbuk gergaji, jerami, rumput kering 6. Detoxification, yaitu proses mengubah suatu senyawa beracun menjadi
senyawa lain yang tingkat toksisitasnya lebih rendah atau bahkan hilang sama sekali
4. Air Sparging For Site Remediation
Air sparging merupakan proses dimana udara diinjeksikan langsung kedalam lapisan tanah jenuh untuk menguapkan kontaminan dari fase cair ke gas atau untuk diolah secara biologis dengan stimulasi oksigen pada mikroorganisme aerobik.
Besarnya efisiensi penyisihan dengan metode ini sangat dipengaruhi oleh sifat kimiawi
kontaminan, distribusi sebarannya, durasi penginjeksian udara, serta sifat dari tanah yang tercemar.
Secara umum volatilisasi dan degradasi secara aerobik terjadi dengan dominan saat sistem dijalankan pada fase awal, lalu diikuti dengan degradasi secara biologis pada fase selanjutnya. Kontaminan yang tervolatilisasi dapat diekstrak dan diolah sesuai dengan peraturan daerah setempat.
Beberapa praktisi menggunakan metode ini dengan tujuan antara lain:
• Mengolah kontaminan yang terperangkap dalam zona kapiler
• Meremediasi kontaminan terlarut
• Memberikan pembatas untuk mencegah migrasi dari kontaminan Deskripsi Proses
Komponen utama dalam air sparging yaitu meliputi saluran injeksi udara, kompresor atau blower, titik atau sumur pantau, dan sistem tambahan untuk mengekstraksi uap kontaminan. Sumur injeksi udara umumnya vertikal dan disaring pada kedalaman paling dekat dengan kontaminan. Kompresor atau blower digunakan untuk mensuplai udara kedalam sumur injeksi. Pemilihan dari blower ini tergantung dari karakteristik daerah tercemar yang menentukan seberapa besar aliran dan tekanan udara yang diperlukan. Titik pantau digunakan untuk mengontrol dan mendapatkan informasi mengenai debit aliran udara, tekanan, konsentrasi kontaminan pada air, tanah dan udara efluen untuk mengetahui progres dari proses remediasi yang dilakukan.
Gambar 1. Diagram Skematik Sistem Air Sparging Pada Struktur Tanah Berbeda
