BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Batubara
Komposisi kimia batubara hampir sama dengan komposisi kimia jaringan tumbuhan, keduanya mengandung unsur utama yang terdiri dari unsur C. H. O, N, S, P. hal ini mudah dimengerti, karena batubara terbentuk dari jaringan tumbuhan yang telah mengalami proses pembatubaraan (coalification).
Batubara terbentuk dari sisa-sisa tumbuhan yang sudah mati, dengan komposisi utama terdiri dari sellulosa. Proses pembentukan batubara dikenal sebagai proses pembatubaraan atau coalification. Faktor fisika dan kimia yang ada di alam akan mengubah sellulosa menjadi lignit, subbitumina, bitumina, atau antrasit. Reaksi pembentukan batubara dapat diperlihatkan sebagai berikut :
Gambar 2.1. Rumus bangun batubara
5(C6H10O5) C20H22O4 + 3CH4 + 8H2O + 6CO2 + CO
Sellulosa lignit gas metan
gelap, dan dapat dibakar.Apabila batubara tersebut mudah dibakar dan menghasilkan kalori tinggi, disebut batubara, tetapi apabila batubara tersebut tidak mudah dibakar dan menghasilkan kalori rendah disebut sebagai batubara muda. (Sukandarrumidi, 2006)
Batubara adalah bahan bakar padat yang paling penting. Konsumsi dunia mencapai sekitar 4x109 t/tahun, 7x108 t/tahun di antaranya dikonsumsi di Amerika Serikat. Cadangan yang diketahui ada di AS diperkirakan cukup untuk pemakaian 200 tahun dengan laju konsumsi saat ini, tetapi sebagian besar adalah batubara berkadar belerang tinggi yang dapat menimbulkan pencemaran udara yang serius. (Austin, G. 1996)
Indonesia menjadi salah satu negara penghasil sumber daya alam tebesar di dunia.Salah satu potensi kekayaan alam yang dihasilkan Indonesia adalah batubara.Potensi sumber daya batubara Indonesia cukup besar yaitu 61,366 miliar ton yang tersebar di 19 daerah provinsi termasuk provinsi Sumatera Selatan. Dari potensi tersebut jumlah yang paling banyak adalah batubara jenis kalori sedang sebesar 37,69467 milyar ton, batubara jenis kalori rendah sebesar 14,94962 milyar ton dan selebihnya batubara dengan nilai kalori tinggi dan sangat tinggi (Indonesia Energy, 2006). Oleh karena itu Indonesia sebagai salah satu negara pengekspor batubara terbesar, memilikipotensi dalam pengembangan batubara (Chrisman, A. 2008).
Kegiatan pertambangan batubara di Indonesia saat ini menunjukkan peningkatan yang sangat pesat. PT Tambang Batubara Bukit Asam sebagai satu-satunya BUMN di bidang batubara telah tumbuh menjadi perusahaan berskala besar dengan produksi 7 juta ton pertahun berdasarkan Peraturan Pemerintah No. 23 tahun 1968 yang dikenal sebagai Unit II.
Demikian juga Kerja Sama Operasional (KSO) yang sebagian besar dari produksi Penanaman Modal Asing (PMA) telah menunjukkan keberhasilan produksinya sampai pada tingkat dua kali lebih besar daripada PT Bukit Asam.(Sukandarrumidi, 1995).
2.1.1 Klasifikasi batubara
Batubara diklasifikasikan menurut sifat pembakarannya, menjadi antrasit, bitumen, subbitumin, dan lignit.Setiap jenis mempunyai subbagian lagi.Antrasit merupakan bahan bakar rumah tangga yang sangat berguna, karena pembakarannya besar, tetapi cadangannya sudah mulai habis.Batubara bitumen terutama digunakan dalam pembakaran yang menghasilkan energi atau karbonisasi untuk pembuatan kokas, ter, bahan kimia batubara, dan gas pabrik kokas (Austin, 1996).
Penggolongan tersebut menekankan pada kandungan relatif antara unsur C dan H2O.Kandungan air dalam batubara, dikenal sebagai sifat lengas (moisture).Dalam
Tabel 2.1. Komposisi elemen dari berbagai tipe batubara Komposisi Elemen dari Beberapa Tipe Batubara
Jenis Batubara Persentase Massa
% C % H % O % H2O % Volatile Matter
Lignit 60-70 5-6 20-30 50-70 45-55
Subbituminous 75-80 5-6 15-20 25-30 40-45
Bituminous 80-90 4-5 10-15 5-10 20-40
Antrasit 90-95 2-3 2-3 2-5 5-7
a. Sifat batubara jenis antrasit :
─ Warna hitam sangat mengkilat, kompak
─ Nilai kalor sangat tinggi, kandungan karbon sangat tinggi ─ Kandungan air sangat sedikit
─ Kandungan abu sangat sedikit ─ Kandungan sulfur sangat sedikit
Gambar 2.2. Antrasit b. Sifat batubara jenis bitumen/subbitumin :
─ Warna hitam mengkilat, kurang kompak
─ Nilai kalor tinggi, kandungan karbn relatif tinggi ─ Kandungan air sedikit
Gambar 2.3. Bitumen dan Subbitumin
c. Sifat batubara jenis lignit : ─ Warna hitam, sangat rapuhvx
─ Nilai kalor rendah kandungan karbon sedikit ─ Kandungan air tinggi
─ Kandungan abu dan sulfur banyak
2.1.2 Pemanfaatan Batubara
Pemakaian batubara di Indonesia terutama ditujukan untuk Pembangkit Listrik dan Pabrik Semen. Batubara dapat pula dipergunakan tidak sebagai bahan bakar, tetapi dipergunakan sebagai reduktor pada proses peleburan timah, industri fero-nikel, industri besi dan baja, sebagai bahan pemurnian pada industri kimia (dalam bentuk karbon aktif), sebagai bahan pembuatan kalsium karbida (dalam bentuk kokas atau semikokas). (Sukandarrumidi, 2006).
Batubara merupakan batuan sedimentasi berwarna hitam atau hitam kecoklat-coklatan yang mudah terbakar dan terbentuk dari batuan endapan organik yang terdiri dari karbon hidrogen, oksigen, dan unsur-unsur lain. Oleh karena itu batubara digunakan sebagai bahan dasar pembuatan karbon aktif.Disamping karena memiliki unsur karbon yang cukup besar, pembuatan karbon aktif dari bahan dasar batubara juga dapat meningkatkan nilai ekonomi dari batubara tersebut (Chrisman, 2008). 2.1.3 Arang Aktif Batubara
Arang aktif merupakan senyawa karbon amorf, yang dapat dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon atau dari arang yang diperlakukan dengan cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Luas permukaan arang aktif berkisar antara 300-3500 m2/gram dan ini berhubugan dengan struktur pori internal yang menyebabkan arang aktif mempunyai sifat sebagai adsorben. Arang aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan.Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 25-100% terhadap berat arang aktif.
Bahan baku yang berasal dari hewan, tumbuh-tumbuhan, limbah ataupun mineral yang mengandung karbon dapat dibuat menjadi arang aktif, antara lain tulang, kayu lunak, sekam, tongkol jagung, tempurung kelapa, ampas pembuatan kertas, serbuk gergaji, kayu keras, dan batubara ( Tryana, 2003).
hidrokarbon yang melapisi permukaan arang. Penelitian selanjutnya, pada kedua proses tersebut terjadi tahap-tahap sebagai berikut :
1. Dehidrasi yaitu proses menghilangkan air
2. Karbonisasi yaitu proses penguraian selulosa organic menjadi unsur karbon, serta mengeluarkan senyawa-senyawa non karbon
3. Aktifasi yaitu proses pembentukan dan peyusunan karbon sehingga pori-pori menjadi lebih besar.
Pada prinsipnya arang aktif dapat dibuat dengan dua cara, yaitu cara kimia dan cara fisika. Pada pembuatan arang aktif, mutu yang dihasilkan sangat tergantung dari bahan baku yang digunakan, bahan pengaktif, suhu dan cara pengaktifannya.
1. Pembuatan Arang Aktif secara Kimia
Prinsipnya yaitu penyerapan arang dengan senyawa kimia sebelum dipanaskan. Pada proses pengaktifan secara kimia, arang direndam dalam larutan pengaktifasi selama 24 jam lalu ditiriskan dan dipanaskan pada suhu 600-900°C selama 1-2 jam. Pada suhu tinggi ini bahan pengaktif akan masuk diantara sela-sela lapisan heksagonal dan selanjutnya membuka permukaan yang tertutup. Dari hasil penelitian yang membuat arang aktif dari batubara, lalu mengekstrak arang aktif tersebut dengan HCl 0,5 M menghasilkan arang aktif struktur mikroporinya lebih besar.
2. Pembuatan Arang Aktif secara Fisika
Prinsipnya adalah pemberian uap air atau gas CO2 kepada arang yang telah
dipanaskan.Arang aktif yang telah dihaluskan dimasukkan ke dalam tungku aktivasi lalu dipanaskan pada suhu 800-1000°C.
Dalam proses penjernihan air, arang aktif selain mengadsorpsi logam-logam seperti besi, tembaga, nikel, juga dapat menghilangkan bau warna, dan rasa yang terdapat dalam larutan atau buangan air. Karena arang aktif lebih bersifat nonpolar, maka komponen non polar dengan berat molekul tinggi ( 4 sampai 20 atom karbon) yang terdapat dalam buangan air pabrik dan diadsorpsi oleh arang aktif.
Penggunaan karbon aktif terutama adalah untuk pemurnian larutan, ,misalnya pembersihan larutan gula tebu, gula bit dan gula jagung, dan untuk menghilangkan rasa dan bau air minuman, minyak nabati dan gemuk hewani, minuman alkohol, bahan kimia, dan bahan obat-obatan (Austin, 1996).
2.2. Industri Benang Karet
Pabrik benang karetmerupakan industri yang mengelola bahan baku karet (lateks) menjadi produk jadi. Pabrik ini mempunyai 3 (tiga) pabrik pengolahan, yaitu :
Rubber Article Factory (RAF) Dipping Process Factory (DPF) Rubber Thread Factory (RTF)
Pabrik – pabrik ini mempunyai sistem pengolahan yang berbeda. Bahan baku yang digunakan DPF dan RTF adalah bahan baku lateks, sedangkan RAF menggunakan bahan baku padat (karet yang telah dikeringkan).
Produk – produk yang dihasilkan ketiga pabrik tersebut adalah :
1. RAF menghasilkan artikel karet, pita karet, rubber cownmats, dock fender dan conveyer belt.
2. DPF menghasilkan sarung tangan karet 3. RTF menghasilkan benang karet
Bahan baku untuk pembuatan benang karet adalah lateks DRC 60% (lateks pekat hasil pemusingan) yang berasal dari pusat Pengolahan Karet (PPK).
Rubber Thread Factory (RTF) adalah medium amoniak yang kadarnya 0,40 – 0,54%, sebagai bahan pemantap ditambah larutan ammonium laurat 20% dosis 4 – 5 mL/L. Lateks pekat inilah yang dipakai sebagai bahan baku dalam pembuatan benang karet.
Proses pembuatan karet menjadi benang karet dengan cara lateks pekat yang masuk diperiksa di laboratorium kimia dan diuji kemudian lateksnya di simpan ditempat penyimpanan lateks yang tersedia. Disamping itu bahan-bahan kimia yang akan digunakan diperiksa dan diuji di laboratorium kimia, lalu disimpan di tempat tersedia lalu ditimbang. Bahan kimia tersebut diproses menjadi pengemulsi kemudian dimasukkan ke dalam tangki storage masing-masing, setelah itu ditimbang sesuai dengan formulasi yang ditentukan. Kedua bahan tersebut dicampur ditangki inactive membentuk compound, lalu ditambahkan zat activator yaitu ZDBC dan ZnO untuk membentuk active compound. Active compound tersebut dimaturasi untuk proses pematangan lalu dihomogenkan dengan mixer. Setelah homogen, compound diperiksa dan didinginkan ke dalam cooling storage tank pada temperatur 13oC. Setelah pendinginan active compound diperiksa kemudian dilewatkan ke dalam feeding sistem yang berfungsi sebagai penyimpanan sementara agar buih dan kotoran yang ada dapat hilang. Compound active tersebut dialirkan ke dalam header dan diteruskan melalui capillary dalam acid bath yang berfungsi untuk menggumpalkan agar berbentuk
benang. Kemudian dibilas dengan menggunakan air panas pada suhu 60 – 70oC pada water bath kemudian dikeringkan dalam drying oven pada suhu 105 – 110oC, lalu dilewatkan melalui talcum box agar tidak lengket. Air bilasan benang karet tersebut dikeluarkan melalui pipa langsung dibuang ke kolam pengolahan limbah. Benang karet tersebut dilewatkan melalui ribboning agar berbentuk pita-pita benang, lalu diperiksa di laboratorium Fisika. Kemudian pita tersebut dikeringkan dengan proses vulkanisasi dan didinginkan. Dan hasil akhirnya terbentuk pita benang karet yang akan di ekspor. 2.2.1. Proses Pembuatan Benang Karet
16 – 2623 – 1992, meliputi tegangan putus 270,1 N/ mm2, perpanjangan putus 801 %, modulus 1,2 N/ mm2, dan ketahanan sobek 680 N/ mm2 .
Adapun yang menjadi bahan – bahan dalam pengolahan lateks pekat menjadi sarung tangan karet adalah lateks pekat dengan kadar karet kering 60% , dan sebagai bahan anti koagulan adalah NH4OH, Belerang, Texapon 10%, KOH 10%, dan sebagai
zat akseerator adalah ZnO, ZDEC, dan bahan pengisi adalah Titan Oksida, Silikon, dan Tanin.
2.2.2. Tahap – Tahap Pengolahan Lateks Pekat menjadi Sarung Tangan Karet A. Pembuatan dispersi
1. Bahan – bahan akselerator tersebut dimasukkan dalam sebuah drum yang didalamnya dilengkapi peluru – peluru, kemudian drum ditutup rapat dan diletakkan dalam wadah yang berputar ( gilingan dispersi ) , Dan dibiarkan berputar selama 24 jam.
2. Hasil dispersi dicampurkan kedalam lateks pekat, diaduk sampai merata dan campuran disimpan selama 3 – 5 hari untuk diperam ( maturing ). Pemeraman bertujuan agar campuran lebih homogen dan terjadi pemvulkanisasian.
3. Untuk mengetahui tahap vulkanisasi periksa campuran dengan memipet 10 ml campuran dan tambahkan Chlorofom sambil diaduk 5 menit, dan gumpalan diperiksa.
B. Persiapan Cetakan
1. Pencelupan dengan asam, untuk membersihkan cetakan ( acid washing dip ) 2. Pembilasan cetakan ( Formers drying)
2.2.3. Sifat Kimia Air Limbah
Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Bila ditinjau secara kimiawi, limbah ini terdiri dari bahan kimia organik dan anorganik. Dengan konsentrasi dan kuantitas tertentu, kehadiran limbah dapat berdampak negatif terhadap lingkungan terutama bagi kesehatan manusia, sehingga perlu dilakukan penanganan terhadap limbah. Tingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan oleh limbah tergantung pada jenis dan karakteristik limbah.
Kandungan Bahan kimia yang ada dalam limbah cair dapat merugikan lingkungan melalui berbagai cara. Bahan organik terlarut dapat menghabiskan oksigen dalam limbah serta akan menimbulkan rasa dan bau yang tidak sedap pada penyediaan air bersih. Hal yang lebih berbahaya adalah jika bahan organik yang terlarut bersifat toksik.
Tabel 2.2. Volume Penggunaan Air oleh Industri Sarung Tangan Karet
No Volume Air Debit Air (m3 / Hari)
1 Volume air baku produksi 300
2 Volume limbah awal/inlet 16,5
3 Volume limbah akhir/outlet 8,5
Tabel 2.3. Kandungan unsur Kimia yang terdapat pada limbah benang karet No Nama Unsur/ Senyawa Lambang Unsur/Senyawa
1 Amoniak NH3
2 Fosfor P
3 Zinkum Zn
4 Titanium Ti
5 Silikat Si
6 Sulfur S
7 Besi Fe
8 Asetat CH3COO
2.2.4. Limbah Industri Karet
Pada proses pengolahan karet, dihasilkan air limbah yang mengandung berbagai jenis bahan organik dan anorganik serta mikroba sehingga diperkirakan dapat mengganggu ekosistem perairan. Kualitas dan kuantitas air limbah dari industri karet ini sangat bergantung pada jenis aktivitas dan besar kecilnya industri. Pada umumnya air limbah industri ini berasal dari :
1. Air hasil proses produksi
2. Air hasil pencucian alat-alat, mesin, wadah, dan lain – lain 3. Air hasil proses pemanasan dan pendinginan
Limbah industri yang dibuang tanpa diolah terlebih dahulu akan menimbulkan pencemaran dan gangguan terhadap kesehatan manusia, keseimbangan lingkungan / ekologi dan keindahan lingkungan.(Sugiharto,1987)
2.3. Zinkum (Zn)
2.3.1. Sifat- sifat logam zinkum
Zinkum dengan nomor atom 30 dan massa atom 65,38 dalam sistem periodik unsur terletak pada periode 4 dan golongan IIB. Zinkum adalah logam yang putih kebiruan, logam yang mudah ditempa dan liat pada suhu antara 110 – 150 oC. Zinkum melebur pada suhu 410 oC dan mendidih pada 906 oC. Logamnya yang murni, melarut lambat sekali dalam asam dan dalam alkali.( Vogel, 1979). Zinkum masuk ketatanan lingkungan perairan melalui limbah industri, pengelasaan logam dan patri. Zinkum merupakan unsur penting dalam banyak metaloenzim, obat luka. (Manahan, 1994). 2.3.2. Logam zinkum dalam kehidupan manusia
Tubuh yang normal membutuhkan 12 – 15 miligram zinkum setiap hari. Kebanyakan orang mendapatkan zat tersebut secara alami melalui makanan atau minuman yang dikonsumsi. Namun jika zat zinkum yang masuk ke dalam tubuh berlebihan, maka dapat mengakibatkan keracunan Zinkum. Usus tertekan, muntah, keram perut, diare dan mual berkepanjangan. Gejala tersebut jika tidak segera ditangani dapat menyebabkan sakit kuning, kejang, demam dan tekanan darah rendah, bahkan kematian.
Sedangkan (Eamens dkk, 1984 dan Darmono, 1995) menyatakan keracunan zinkum dengan gejala – gejala : osteomalasea, kalkulirenalis, dan proteinuria. Keracunan zinkum sering dijumpai bersamaan dengan keracunan kadmium secara kronis.
2.4.Spektrofotometri Serapan Atom (SSA)
memanfaatkan fenomena interaksi materi dengan gelombang elektromagnetik seperti sinar-X, ultraviolet, cahaya tanpak dan inframerah. Fenomena interaksi bersifat spesifik baik absorbsi maupun emisi. Interaksi tersebut menghasilkan signal-signal yang disadap sebagai analisa kualitatif dan kuantitatif.
SSA adalah metoda analisis yang berdasarkan pada pengukuran radiasi cahaya yang diserap atom bebas. Analisis menggunakan alat SSAini memiliki keuntungan dari hasil analisisnya yang sangat peka, teliti dan cepat, pengerjaannya relatip sederhana serta tidak perlu dilakukan pemisahan unsur logam dalam pelaksanaannya. (Walsh, A, 1995)
Analisis SSA yang didasarkan pada penyerapan energi radiasi dari sumber nyala atom-atom yang berada pada tingkat energi dasar. Komponen-komponen utama yang menyusun SSA adalah sumber cahaya, atomizer, monokromator, detector, dan penampilan data (Anderson,1987). Penggunaan SSA dalam menganalisa kandungan logam-logam, dikarenakan dengan metode SSA unsur-unsur dengan energi eksitasi rendah.
2.4.1 Instrumentasi Spektrofotometri Serapan Atom
Gambar 2.5. Sistematis Ringkas dari Alat Spektrofotometri Serapan Atom (Day, R.A. Underwood, A.L., 1988)
Keterangan :
A. Sumber sinar lampu katoda berongga
Lampukatodaberonggamerupakansumber sinar yang memancarkan spektrum dari unsur logam yang akandianalisa (setiap logammemiliki lampu khususuntuklogam tersebut)
B. Chopper
Mengatur sinar yang dipancarkan C. Tungku
Tempat pembakaran(untuk memecahkan larutan sampel pada tetesan halus dan meleburkannya kedalam nyala untuk diatomkan).
D. Monokromator
Mendispersi sinar yang ditransmisikan oleh atom. E. Detektor
Mengukur sinar yang ditranmisikan dan memberikan signal sebagai respon terhadap sinar yang diterima.
F. Pencatat bacaan nilai absorbansi
