i
KUMPULAN ABSTRAK
SEMINAR NASIONAL
AvoER VI 2014
Fakultas Teknik
Universitas Sriwijaya
Gedung Serbaguna Pacasarjana
Universitas Sriwijaya
Kamis, 30 Oktober 2014
SEMINAR NASIONAL ADDED VALUE OF ENERGY
RESOURCES (AvoER) VI
Gedung Serbaguna Program Pascasarjana Universitas Sriwijaya Jl. Padang Selasa No. 524 Bukit Besar Palembang
Untuk segala pertanyaan mengenai AvoER VI 2014 Silahkan hubungi
Telp : 0711 370178 Fax : 0711352870
Sekretariat : Grha Batubara Fakultas Teknik Kampus Palembang
Contact Person : Budi Santoso, M.T. (089666952636)
iii
Reviewer1. Prof. Dr. Ir. Subriyer Nasir, M.S. (koordinator)
2. Prof. H. Zainuddin Nawawi, Ph.D
3. Prof. Dr. Ir. H. Kaprawi Sahim, DEA
4. Prof. H. Anis Saggaf, MSCE
5. Prof. Edy Sutriyono, M.Sc.
6. Dr. Ir. Hj.Susila Arita
7. Dr. Novia, M.T.
8. Dr. Ir. Hj. Reini Silvia I
9. Dr. Ir. Endang Wiwik DH. M.Sc.
10. M. Yanis, S.T. M.T.
Published by :
Faculty of Engineering, University of Sriwijaya
Jl. Srijaya Negara Kampus Unsri Bukit Besar Palembang Sumatera Selatan
INDONESIA
Copyright reserved
v
PRAKATAPuji dan syukur dipanjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas Rahmat-Nya sehingga Seminar Nasional AvoER VI 2014 ini dapat dilaksanakan sesuai jadwal
Seminar Nasional Added Value of Energy Resources (AvOer) dilaksanakan oleh Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya sebagai implementasi dan tanggung jawab dunia akademik dalam permasalahan energi. Oleh karenanya, output dan outcome forum ilmiah ini dapat dijadikan konsiderasi bagi stakeholder untuk mengambil keputusan terutama yang berkaitan dengan masalah energi serat dampaknya pada lingkungan
Forum ini merupakan wadah komunikasi dari berbagai segemen yang notabene berbeda kepentingan dan pandangan. Duni Industri, pemerintahan, dan akademisi akan menjadi suatu kekuatan yang besar pabila mempunyai kesamaan persepsi dan visi terhadap masalah energi.
Energi Baru terbarukan Konservasi Energi dan Coal Upgrading memang dipilih untuk tema AvoER kali ini didasarkan atas pertimbangan UU No. 30 th 2007 tentang energi dan melihat sejauh mana perkembangan pemahaman tentang Energi Mix 2025. Dari makalah-makalah yang masuk dapat terlihat bahwa penelitian tentang energi sudah banyak membahas tentang energi baru terbarukan, seperti biogas, bioetanol, biofuel, dll dan juga bidang coal upgrading sudah mengarah pada utilisasi batubara seperti pengembangan Biobriket untuk sektor rumah tangga dan industri rumah tangga.
Pada kesempatan ini kami menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya pada Narasumber :
1. Prof. Dr. Wiratmaja Puja ( Kementrian ESDM)
2. Dr. Soni Solistia Wirawan ( Kementrian Ristek / BPPT)
yang telah berkenan hadir dan berpartispasi sebagai Narasumber pada acara seminar yang dilaksanakan pada tanggal 30 Oktober 2014, selanjutnya kami juga menyampaikan terim kasih kepada para Sponsor : Fakultas Teknik Unsri, PT. Bukit Asam Persero, PT. Pertamina Persero, PT. Cogindo DayaBersama, dan Pemerintah Kapbupaten Penukal Abab Lematang Ilir (PALI) yang telah berkontribusi dalam kegiatan seminar ini.
Akhir kata, kami berharap Seminar Nasional ini dapat berfaedah bagi kita semua.
Palembang, 30 Oktober 2014 Dekan,
PANITIA PELAKSANA SEMINAR NASIONAL AVoER VI 2014
Pengarah : Prof. Dr. Ir. H.M. Taufik Toha, DEA (Dekan Fakultas Teknik)
Dr. Tuty Emilia Agustina, S.T., M.T. (Pembantu Dekan I Fakultas Teknik) Dr. Ir. Amrifan S. Mohruni, Dipl.-Ing. (Pembantu Dekan II Fakultas Teknik) Ir Hairul Alwani, M.T.
(Pembantu Dekan III Fakultas Teknik)
Penanggung Jawab : Dr. Ir. Riman Sipahutar, M.Sc. (Ketua Unit Penelitian dan Pengabdian Masyarakat, Fakultas Teknik)
Ketua Sekretaris Bendahara Wakil Bendahara
Seksi Makalah/Publikasi
Seksi Web :
: : : :
Dr. Ir. Hj. Sri Haryati, DEA Budi Santoso, S.T., M.T. Ir. Marwani MT Umiati, S.E
Prof. Dr. Ir. Subriyer Nasir, M.S. (koordinator)
Dr. Ir. Hj.Susila Arita Dr. Novia, M.T. Dr. Ir. Hj. Reini Silvia I Dr. Ir. Endang Wiwik DH. M.Sc. M. Yanis, S.T. M.T.
Dr. Yohannes Adiyanto, M.S. Heni Fitriani, Ph.D
vii
Seksi Acara :Seksi Pendanaan :
Seksi Sekretariat :
Seksi Transportasi :
Prof. Dr. Ir. Kaprawi, DEA Prof. Dr. Ir. Edy Sutriyono, M.Sc. Dr. Ir. Tri Kurnia Dewi, M.Sc. Ir. Irwin Bizzy, M.T.
Dr. Ir. Diah Kusuma Pratiwi,M.T. Ir. Fusito HY, M.T.
Dr. Dewi Puspita Sari, S.T., M.Eng. Gustini, S.T.,M.T.
Astuti, S.T.,M.T
Suci Dwijayanti, S.T.,M.T. Puspa Kurniasari, S.T.,M.T.
Prof. Ir. H. Zainuddin Nawawi, Ph.D Ir. Hj. Ika Juliantina, M.S.
Ir. Rudiyanto Thayib, M.Sc. Dr. Ir. H. Joni Arliansyah, M.Eng Dr. Irfan Djambak, S.T., M.T. Dr. Agung Mataram, S.T., M.T. Sazili, S.E., M.M.
Heriyanto, S.E.
Ellyani, S.T., M.T. Caroline, S.T.,M.T. Hj. Hermawati, S.T., M.T. Hj. Ike Bayusari, S.T., M.T. Wienty Triyuly, S.T., M.T. Bochori, S.T., M.T. Barlin, S.T. M.T
Prahady Susmanto, S.T., M.T. Marzuki, S.E.
M. Jamil Irhas Bambang M. Faisal Fikri,S.E.
Ir. Helmy Alian, M.T. Aneka Firdaus, S.T., M.T.
Seksi Perlengkapan dan Tata Tempat:
Seksi Pembantu Umum:
Ir. Firmansyah Burlian, M.T. Ir. Sarino, M.T.
M. Ridwan (Pasca) Rico
Sarjak
ix
UCAPAN TERIMA KASIH
Panitia AvoER VI 2014 menyampaikan terima kasih dan penghargaan setbesar-besarnya kepada sponsor, keynote speaker dan semua pihak yang
membantu terlaksananya kegiatan ini
SPONSOR
PT. Tambang Batubara Bukit Asam , TBk PT. Pertamina Persero
PT. Cogindo DayaBersama
Pemerintah Kabupaten Penukal Abab Lematang Ilir
Narasumber
Prof. Dr. Wiratmaja Puja ( Kementrian ESDM)
DAFTAR ISI
PRAKATA v
KEPANITIAAN vi
UCAPAN TERIMA KASIH ix
DAFTAR ISI
x
BIDANG ENERGI BARU TERBARUKAN DAN KONVERSI ENERGI
PENINGKATAN PERSENTASE METANA (CH4) DARI BIOGAS SISTEM KONTINYU
MELALUI PROSES PURIFIKASI DENGAN MEMBRAN ZEOLIT 2
Abdullah Saleh, Elda Melwita, Prasetyowati, Lerry Fernando Manalu, Yohannes Christian
OPTIMASI PROSES PURIFIKASI DME DAN METANOL PADA PABRIK DME DARI GAS
SINTESIS 3
Abdul Wahid, Tubagus Aryandi Gunawan
EFEKTIFITAS MINYAK OLAHAN PELUMAS BEKAS SEBAGAI BAHAN BAKAR MOTOR
DIESEL 4
Agung Sudrajad, Yohan Septian
PEMBUATAN BIOGASOHOL DENGAN BLENDING GASOLINE DAN BIOETANOL
UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS BAHAN BAKAR 5
A. Budiyanto, D. Herfian, Prasetyowati
POMPA SPIRAL SEBAGAI SALAH SATU ASPEK APLIKASI ENERGI TERBARUKAN 7
Darmawi, Riman Sipahutar, Jimmy D Nasution
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DAN SURYA UNTUK KEBUTUHAN LISTRIK
POMPA AIR DI DESA KADURUNG KECAMATAN PURWAKARTA, CILEGON BANTEN 8
Erwin, Yeni Pusvyta, Bahrul Ilmi
PENGARUH PENGELASAN DENGAN NYALA API OKSI-ASETILEN TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO PELAT LOGAM MUNTZ
Fusito, dan D.K.Pratiwi
xi
APLIKASI ADITIF Bio2POWER UNTUK MENGHEMAT KONSUMSI BENSIN
PREMIUM PADA GENSET LISTRIK 10
Hamdan Akbar Notonegoro, Sunardi, Dwinanto
ANALISIS TEGANGAN DAN KEKUATAN PADA TABUNG GAS LPG KAPASITAS 3 kg
Hendri Chandra*, R.Sipahutar, M.Yanis 11
ANALISA EKSPERIMENTAL PENGARUH JARAK DUA SELINDER BULAT TERHADAP
TEKANAN DALAM ALIRAN UDARA 12
Kaprawi, Andi Hidayat
ANALISIS PERPINDAHAN KALOR PADA COOLING FAN DENGAN TUBE BERISI ES TANPA FIN DAN DENGAN FIN
Marwani, Aad Zilasa
13
PERANCANGAN KOTAK PENDINGIN (COOLBOX) TENAGA SURYA
M. Z. Kadir, A.D. Priyadi 14
STUDI PENGARUH KONSENTRASI LARUTAN ELEKTROLIT KOH, VOLTASE ELEKTROLISA DAN MEDAN ELEKTROMAGNETIK, SERTA RASIO CPO/KATALIS ZEOLIT ALAM YANG DIAKTIFKAN TERHADAP KONVERSI TRIGLISERIDA CPO MENJADI BIOGASOLIN
Nina Haryani
15
PENGARUH KONSENTRASI DAN WAKTU PERENDAMAN AMMONIA TERHADAP KONVERSI BIOETANOL DARI JERAMI PADI DENGAN METODE SOAKING IN AQUEOUS AMMONIA(SAA)
16
Novia, M.Amirullah Lubis, Fernando Jufianto
PEMBUATAN BIOETANOL DARI PATI BIJI MANGGA MELALUI PROSES HIDROLISIS
ASAM DAN FERMENTASI 17
Pamilia Coniwanti, Tri Wulan Damayanti, Rizka Novarina
STUDI KARAKTERISTIK PENYALAAN DAN PROFIL API PADA PEMBAKARAN
CAMPURAN MINYAK SOLAR DAN BIODIESEL DI OIL BURNER 18
Roosdiana Muin, Mulkan Hambali, Leily Nurul Komariah, M. Yadry Yuda, Trisna Novitasari
KAJIAN EKSPERIMENTAL PENGARUH JARAK, BENTUK DAN UKURAN NOSEL TERHADAP DAYA TURBIN CROSS FLOW
IMPLEMENTASI PERANGKATWIRELESS MONITORINGENERGI LISTRIK BERBASIS
ARDUINO DAN INTERNET 20
Wahri Sunanda, Irwandinata
BIDANG COAL UPGRADING
PENGARUH MASSA DAN RASIO ETANOL TERHADAP AKSELERASI WAKTU NYALA BRIKET
Budi Santoso, Ellynda Permasita, Uwu Holifah Ana F
22
AKSELERASI WAKTU NYALA BRIKET BATUBARA DENGAN PEMANFAATAN TALL OIL SISA DIGESTER PULP KRAFT PROCESS DAN GETAH DAMAR (Agathis Damara) Budi Santoso, Dede Hadi Widianto, Yono Purnama
24
PENGARUH KOMPOSISI DAN UKURAN SERBUK BRIKET YANG TERBUAT DARI
BATUBARA DAN JERAMI PADI TERHADAP KARAKTERISTIK PEMBAKARAN 25
Didik Sugiyanto
KAJIAN COAL TAR MIXTURE (CTM) BERDASARKAN PERSENTASE
CAMPURAN BATUBARA, TAR DAN AIR DALAM INTERVAL VISKOSITAS 900 - 1100 cP
Ega Salfira, dan Rr. Harminuke Eko Handayani
27
KAJIAN ANALITIS PEMBAKARAN BRIKET BATUBARA UNTUK TUNGKU PENGECORAN LOGAM
Imam Hidayat, Riman Sipahutar dan Diah Kusuma Pratiwi 29
PENGARUH TEMPERATUR DAN KOMPOSISI PADA PEMBUATAN BIOBRIKET DARI
CANGKANG BIJI KARET DAN PLASTIK POLIETILEN 30
Selpiana,A. Sugianto , F. Ferdian
PENGARUH SUHU KARBONISASI SERAT SAWIT TERHADAP NILAI HARDGROVE GRINDABILITY INDEX (HGI) PADA CAMPURAN BATUBARA BITUMINUS DENGAN SERAT SAWIT
ShantiAisyah, Rr. Harminuke Eko Handayani
31
PENGARUH SUHU PADA PROSES HYDROTHERMAL TERHADAP KARAKTERISTIK
BATUBARA 33
xiii
BIDANG GREEN CLEAN TECHNOLOGYMETODE PENGUKURAN KEBISINGAN RUANGAN MENGGUNAKAN DATA LOGGER
SPL 36
Aryulius Jasuan
PENGARUH pH AIR ASAM TAMBANG SINTETIK TERHADAP KUALITAS PERMEAT
HASIL PROSES SANDFILTRASI, ULTRAFILTRASI, DAN REVERSE OSMOSIS 37
Dominica Charitas Manalu, Ridha Thaherah, Subriyer Nasir
PENGOLAHAN AIR ASAM TAMBANG DENGAN SAND FILTER/ADSORBEN COAL FLY-ASH, ULTRAFILTRASI, DAN REVERSE OSMOSIS
38
Devi Anggraini , Silfia Dahnia, Subriyer Nasir
EFEK VENTILASI MEKANIK DAN NATURAL TERHADAP PENURUNAN KADAR CO2
DI LABORATORIUM PRESTASI MESIN 39
Dwinanto, Imron Rosyadi dan Rian Dwi Purnomo
ANALISA LAPISAN BATUAN YANG MENGANDUNG AIR ( AKUIFER ) DENGAN
MENGGUNAKAN METODE GEOLISTRIK DAERAH SUKAWINATAN, PALEMBANG 40
Falisa
PEMANFAATAN EKSTRAK KELOPAK DAN BIJI BUNGA ROSELLA SEBAGAI BAHAN
PENGGUMPAL LATEKS 41
Farida Ali, Anna Stasiana, Noviyanti Puspasari
PENGARUH LAJU ALIR UMPAN ULTRAFILTRASI DAN TEKANAN OPERASI REVERSE OSMOSIS PADA PENGOLAHAN AIR ASAM TAMBANG SINTETIK MENGGUNAKAN ADSORBEN ABU TERBANG BATUBARA 38
Hasanah Oktavia Pane, Sondang Purnama Sari, Subriyer Nasir
42
PENGARUH ADSORBEN RICE HUSK-ASH, LAJU ALIR UMPAN PADA SISTEM
ULTRAFILTRASI DAN TEKANAN OPERASI PADA UNIT REVERSE OSMOSIS 43
Jelita Br. Sinurat, Sara Situmeang Subriyer Nasir
POTENSI PEMANFAATAN ZIRKONIA PADA ASPEK LINGKUNGAN : SUATU TINJAUANPUSTAKA
MelatiIrengSari,Tuty EmiliaAgustina
KAJIAN TINGKAT RISIKO PENCEMARAN AIR SUMUR GALI DITINJAU DARI ASPEK KONSTRUKSI DAN LETAK SUMUR GALI SERTA PERILAKU PENGGUNA SUMUR GALI DI KELURAHAN TALANG PUTRI KECAMATAN PLAJU KOTA PALEMBANG
46
Nyimas Septi Rika Putri
PENGOLAHAN AIR RAWA MENJADI AIR BERSIH DI DAERAH TIMBANGAN
INDRALAYAMENGGUNAKAN MEMBRAN ULTRAFILTRASI 48
Prahady S, J. Prihantoro S , A. Rumaiza
TEKNOLOGI NANO: INOVASI BARU UNTUK MENGOLAH LIMBAH MENJADI
MATERIAL KONSTRUKSI YANG RAMAH LINGKUNGAN 49
Saloma
PENGARUH RASIO MOLAR DAN VOLUME REAGEN FENTON PADA PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI TAHU DENGAN MENGGUNAKAN REAGEN FENTON DAN KARBON AKTIF
51
Tuty Emilia Agustina,A.Prasetyo,C.A.Hafiz
PENGARUH PERSEPSI DAN PREFERENSI PENGHUNI RUMAH PANGGUNG DALAM PENGENDALIAN PENUTUPAN AREA RESAPAN AIR PADA PERMUKIMAN LAHAN BASAH TEPIAN SUNGAI MUSI PALEMBANG
53
Widya Fransiska F.Anwar , Setyo Nugroho
PEMANFAATAN EKSTRAK BIJI KELOR SEBAGAI KOAGULAN ALTERNATIF PADA
PENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU 55
Melati Ireng Sari1*dan Tuty Emilia Agustina2
1
) Mahasiswa Pascasarjana, Program Studi Magister Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, Palembang
2
) Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya, Palembang
Corresponding author: melati_07019_layo@yahoo.com
ABSTRAK : Indonesia merupakan negara maritim kepulauan, yang menyimpan berbagai macam kekayaan berupa sumber daya alam, baik hasil pertambangan, perikanan, perkebunan, dan lain-lain. Zirkonia merupakan salah satu hasil pertambangan non mineral yang berlimpah yang dimiliki oleh Indonesia. Zirkonia tidak berada dalam keadaan murni yang dapat langsung ditemukan di alam, akan tetapi kebanyakan ditemukan dalam keadaan terikat dengan senyawa lain seperti dalam pasir zirkon (ZrSiO4). Ada banyak metode untuk
mendapatkan zirkonia dari pasir zirkon. Pengguna zirkon yang terbesar adalah sebagai opacifier dalam pembuatan produk berbasis keramik seperti ubin, peralatan sanitasi dan peralatan makan. Salah satu sektor yang berkembang pesat dalam penggunaan zirkon adalah produksi zirkonia, kimia zirkonium dan logam berbasis zirkonium. Zirkonia juga diaplikasikan pada abrasif alumina zirkonia.Karena sifatnya yang tidak beracun dan ramah terhadap lingkungan produk dari zirkonia murni digunakan dalam kosmetik, perspirant (anti keringat), kemasan makanan, dan permata palsu (perhiasan). Sebagai bahan kimia, selain digunakan sebagai katalis, zirkonia juga digunakan sebagai campuran oksida untuk semikonduktor seperti TiO2. Dalam penerapan
fotokatalisis berbasis TiO2, zirkonia merupakan pasangan yang tepat untuk meningkatkan aktivitas fotokatalisis
dengan sinar ultra violet. Dalam makalah ini akan dikaji potensi doping zirkonia terhadap semikonduktor TiO2
dan pemanfaatannya dalam aspek lingkungan seperti pengolahan air limbah dengan metode fotokatalisis yang hemat energi dimana menggunakan bantuan sinar matahari.
Kata kunci : zirkonia, pasir zirkonia, semikonduktor fotokatalisis, doping zirkonia
ABSTRACT : Indonesia is a maritime archipelago country which stores various kinds of wealth of nature resources, whether from mining, fisheries, plantation, etc. Zirconia is one of non-mineral mining abundant product owned by Indonesia. Zirconia are not in a pure state that can be directly found in nature, but most are found in a state bound to other compounds such as zircon sand (ZrSiO4). There are many methods to obtain zirconia from zircon sand. The biggest zircon usage is as an opacifier in the manufacture of ceramic-based products such as tiles, sanitary equipment and tableware. One of the rapidly growing sectors in the use of zircon is the production of zirconia, zirconium chemicals and zirconium-based metal. Zirconia is also applied to the zirconia alumina abrasive. Because it is non-toxic and environmentally friendly products from pure zirconia was used in cosmetics, perspirant (anti-sweat), food packaging, and imitation gemstones (jewelry). As the chemicals, not only used as a catalyst, zirconia is also used as a mixture of oxides for semiconductors such as TiO2. In the
application of TiO2-based photocatalyst, zirconia is the right companion to increase the photocatalytic activity
by ultraviolet light. In this paper the potential of zirconia doped TiO2 semiconductor and its utilization in
environmental aspects such as waste water treatment by sunlight assisted photocatalyst method that is energy efficient will be assessed.
bermacam macam warna. Sedangkan, zirkonia (ZrSiO2) adalah salah satu produk zirkon. Dan,
Zirkonium (Zr) adalah unsur yang terkandung di dalam zirkonia. Mineral silikat dengan rumus kimia ZrSiO4 yang merupakan sumber utama logam
zirkonium, terakumulasi sebagai endapan pasir pantai, digunakan sebagai pasir cetak, batu permata, batu tahan api, keramik, dan paduan logam (ESDM. 2014).
Zirkonium Silikat (ZrSiO4) atau yang biasa
disebut zirkon adalah batu permata yang telah ditemukan sejak zaman purbakala (Gambar 1). Ketika dipotong dan dipoles, kristal zirkon bersinar cemerlang tidak seperti biasanya karena index refraktifnya yang tinggi. Komponen logam zirkon ditemukan pertama kali oleh Martin Heinrich Klaproth ketika menganalisis komponen kristal di Berlin pada 1789. Di tahun yang sama, ia juga menemukan uranium, dan saat ini keduanya adalah unsur logam untuk pembangkit listrik tenaga nuklir (Emsley, J. 2014).
Gambar 1. Zirkonium Silikat (ZrSiO4)
Sumber : The A-Z of Zirconium (Emsley, J. 2014)
Zirkonia terdapat di beberapa kepulauan di Indonesia, antara lain kepulauan Riau, Bangka Belitung, dan kepulauan Kalimantan seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2.Peta sebaran potensi zirkon di Indonesia
Sumber : BATAN, 2012
ramah lingkungan, penggunaannya akan terus berkembang. Sebagai contoh, zirkonium ditambahkan ke cat untuk menggantikan timbal (Emsley, J. 2014).
Zirkonium adalah unsur kimia dengan simbolZr, konfigurasi elektron adalah [Kr] 4d2 5s2 dengan nomor atom 40 dan massa atom adalah 91,224 (Susiantini, 2013). Zirkonium (Zr) tidak ditemukan dalam keadaan murni di alam. Zr dapat ditemukan dalam oksida silikat dengan mineralyang disebut zirkonia (ZrO2×SiO2) atau oksida bebas
(ZrO2) yang disebut Baddeleyite (Saridag, S dkk.
2013). Zirkonium silikat (ZrSiO4) adalah batu
permata semikonduktor yang telah dikenal sejak zaman kuno. Sumber utama zirkonium adalahzirkon dan lebih dari 1,5 juta batu-batu mineral ini diekstrak setiap tahun, terutama di Australia dan Afrika Selatan. Pasir zirkon adalah material tahan panas yang dapat bertahan pada temperatur tinggi. Komponen lain zirkonium, seperti oksida ZrO2 juga
diaplikasikan pada temperatur tinggi (Emsley, J. 2014).
Unsur zirkonium termasuk dalam golongan IV B pada sistem periodik yang mempunyai struktur kristal berbentuk heksagonal pejal (HCP) dan mempunyai penampang makroskopis yang kecil dengan keuletan yang tinggi. Bahan ini dapat mengalami transformasi fasa dari heksagonal tumpukan padat (HTP) menjadi kubus pusat ruang pada suhu sekitar 870 °C. Garam-garam Zr (II) dan (III) akan segera berubah menjadi Zr (IV) dalam media berair. Sedangkan, hidrat zirkonium oksida hanya larut dalam asam yang memiliki daya menghasilkan ZrO2, seperti reaksi berikut:
Reaksi zirconium dengan udara:
Zr(s)+ O2 (g) ZrO2 (g) (1)
Zirkonium juga dapat bereaksi dengan halogen. Zirkonium bereaksi dengan halogen membentuk Zirkonium (IV) halida dengan reaksi sebagai berikut :
Zr(s)+ 2F2 (g) ZrF4 (s) (2)
Zr(s)+ 2Cl2 (g) ZrCl4 (s) (3)
Zr(s)+ 2Br2 (g) ZrBr2 (s) (4)
jembatan khlorin. Senyawa ini bersifat higroskopik dan larut dalam air, etanol, dan sebagainya. ZrCl4
digunakan sebagai katalis Friedel-Crafts dan sebagai komponen katalis polimerisasi olefin.
Hanya terdapat sedikit kemungkinan logam zirkonium bereaksi dengan asam. Zirkonium tidak dapat bercampur dengan asam hidrofluorik, HF, dalam membentuk kompleks fluoro. Beberapa metode yang tersedia untuk memproduksi nanopartikel zirkonia adalah metode sol-gel, metode pirolisis, penyemprotan, hidrolisis dan microwave plasma (Witoyo dan Anggraeni, W. 2013).
Zirkonium dalam oksida bebas atau zirkonium dioksida adalah logam berwarna putih keabu-tinggi dan resistansi keabu-tinggi terhadap berbagai jenis asam dan alkali, air laut dan agen lain-lain, memiliki titik lebur yang sangat tinggi (>2000 °C) dan sensitif terhadap gas oksigen.
Tabel 1. Karakteristik Zirkonium Oksida
Karakteristik Nilai
Sumber : Witoyo dan Anggraeni, W. 2013
ZrO2memilik tiga fase polimorf yang berbeda,
yaitu monoklinik (dibawah 1175 ), tetragonal (1170-2370 )dan kubik (2.370-2.680 ). Sampai saat ini, metode yang digunakan untuk mensintesa zirkonia yaitu irradiasi mikrowave, sol-gel, hidrotermal, presipitasi, sonokimia adalah teknik utama (Ajabshir dkk. 2014).
Zirkonium murni pada suhu kamar memiliki struktur kristal monoklinik (m-ZrO2) dan bila
terkena pemanasan sampai 1000-1100 °C akan berubah struktur kristalnya menjadi tetragonal (t-ZrO2). Karena pada kisaran suhu 1000-1100 °C
masih tergolong fase yang tidak stabil dan bila didinginkan kembali pada suhu ruang akan berubah kembali menjadi monoklinik (m-ZrO2). Oleh
karena itu, m-ZrO2atau t-ZrO2hanya sesuai untuk
aplikasi pada suhu rendah atau suhu ruang, akan tetapi m-ZrO2 atau t-ZrO2 memiliki kekuatan
mekanik lebih tinggi dibanding dengan c-ZrO2.
Sedangkan c-ZrO2tergolong fasa yang paling stabil
Gambar 3.Tiga Fase Polimorf Zirkonia Sumber : Witoyo dan Anggraeni, W. 2013
Kubik zirkonia ini berwujud kristal yang bisa digunakan sebagai pengganti intan dengan harga yang lebih terjangkau (Witoyo dan Anggraeni, W. 2013).
Mengingat jumlahnya yang melimpah di Indonesia, dan beragamnya penggunaan zirkonia, maka dalam makalah ini akan dikaji potensi pemanfaatan zirkonia dalam aspek lingkungan seperti pada aplikasi doping zirkonia pada semikonduktor fotokatalis dan pembuatan komposit membran dalam pengolahan air limbah.
METODELOGI
Metode yang digunakan dalam tulisan ini adalah penelusuran pustaka.
PEMBAHASAN
Untuk dapat dimanfaatkan, pada umumnya zirkonia harus diekstrak dari pasir zircon (ZrSiO4). Beberapa
metode pengolahan pasir zirkon menjadi zirkonia, antara lain :
1. Disosiasi dengan panas
Pasir zirkon dipanaskan dengan karbon hingga 2000oC dan terdisosiasi menjadi zirkon dan silika pada suhu 1750oC. Silika berubah menjadi monoksida yang volatil pada suhu di atas 2400oC, kemudian teroksidasi kembali di luar reaktor menjadi silika. Disosiasi zirkon dapat diredam untuk memproduksi campuran kristal zirkon dalam butiran silika amorf. Kristal yang terbentuk
berdiameter sangat kecil yaitu sekitar 0,1μ m.
Kumpulan kristal yang digumpalkan biasanya berukuran 2-20 μ m tergantung bagaimana
tertentu. Hasil campuran kemudian diklorinasi secara langsung menggunakan gas klorin dalam tungku pada suhu 800oC–1200oC, untuk memproduksi zirkonium dan silicon tetraklorit. Reaksi yang terjadi pada proses klorinasi adalah reaksi endotermis, sehingga energi tambahan disuplai dengan memanaskan bagian dalam dinding grafit pada reaktor klorinasi. Zirkonium tetraklorit terdistilasi dan disimpan dalam kondenser pada suhu 150oC-180oC atau 200oC, sedangkan silikon tetraklorit disimpan pada suhu -10 oC atau -20 oC pada kondenser sekunder.
3. Pengapuran
Pengapuran terhadap zirkon dapat menghasilkan zirkonil silikat, kalsium zirkonat, kalsium silikat, bahkan campuran zirkonia dan kalsium atau magnesium silikat. Parameter termodinamik (dalam tekanan atmosfer) yang berpengaruh antara lain adalah temperatur, dan perbandingan mol antara zirkon dengan kapur.
4. Peleburan dengan fluorosilikat
Zirkon dapat dileburkan dengan kalium heksafluorosilikat pada suhu sekitar 700oC untuk memproduksi kalium heksa fluorozirkonat. Reaksi fusi ini dapat dilakukan dalam tungku putar pada suhu antara 650 oC-750 oC. Hasil fusi digiling dan dicuci dalam larutan asam klorida (HCl) 1% pada suhu 85 oC selama 2 jam. Larutan jenuh yang masih panas kemudian disaring untuk menghilangkan silika tak-larut, selanjutnya dibiarkan sampai dingin sehingga kalium heksafluorozirkonat mengkristal. Zirkonium hidroksida diendapkan dengan ammonium hidroksida dari 1% larutan kalium heksafluorozirkonat. Zirkonium hidroksida ini kemudian disaring, dicuci, dan dikalsinasi membentuk zirkonia.
5. Pengkarbidan
Zirkon diubah menjadi karbida dalam tungku elektrik terbuka pada suhu sekitar 2500oC. Campuran zirkon dan arang dimasukkan dalam tungku secara kontinu. Karbon yang digunakan sedikit untuk menguapkan silikon monoksida.
6. Peleburan dengan kausatik
Proses ini melibatkan dekomposisi zirkon dengan cara melebur zirkon dengan natrium hidroksida atau natrium karbonat yang tentunya menggunakan perbandingan mol yang berbeda pula untuk mendapatkan hasil yang diinginkan. Metode peleburan yang dapat diaplikasikan dengan perbandingan mol yang berbeda diantaranya sebagai berikut :
perbandingan mol rendah. Reaksi ini biasanya terjadi pada suhu sekitar 1000oC sebagai berikut:
ZrSiO4 + Na2CO3Na2ZrSiO5 + CO2 ↑
6.2. Peleburan dengan Kaustik Berlebih
Pasir zirkon dilebur dengan soda kaustik dengan perbandingan 1 mol pasir zirkon dengan 4 mol soda kaustik pada suhu sekitar 650oC menghasilkan natrium zirkonat dan natrium silikat. Reaksi ini juga dapat terjadi dengan natrium karbonat pada suhu di atas 1000oC. Fase larutan dipisahkan dari padatan dengan filtrasi.
6.3. Peleburan dengan Kaustik Sedikit Berlebih dan
Suhu 700oC
Percobaan pengolahan pasir zirkon di Vietnam yang dilakukan oleh Tuyen dkk tahun 2007 telah berhasil meminimasi kandungan TENORM dengan melalui tahap pengendapan zirconium basic
sulphate (ZBS). Untuk mengolah pasir zirkon
menjadi zirkonia yang terpisah dari beberapa pengotor seperti Si, U, Th, Ti, Fe, dan lain-lain, dilakukan dengan melalui beberapa tahapan proses yaitu proses peleburan, pelindihan dengan air, pelindihan dengan HCl, pengendapan dengan asam sulfat, konversi ke ZrO(OH)2, pelarutan,
kristalisasi dan kalsinasi. Natrium zirkonat (Na2ZrO3) yang terbentuk pada proses peleburan
pasir zirkon diambil dengan cara melarutkan pengotor-pengotor seperti sisa NaOH, Na2SiO3,
NaAlO2 dengan air. Kemudian ZrOCl2 atau ZOC
yang terjadi dari proses pelindihan natrium zirkonat dengan HCl diendapkan dengan H2SO4 pekat
menjadi Zr5O8 (SO4)2.15H2O yang biasa disebut
zirkonium berbasis sulfat (ZBS) stabil yang tidak dapat larut dalam air. Pada proses pencucian ZBS dengan air, maka pengotor-pengotor seperti Fe+3, Th+4, U+6, dan Ti+4 akan larut dalam air menjadi air limbah (BATAN, 2012).
Pengguna zirkon yang terbesar adalah sebagai
opacifier dalam pembuatan produk berbasis
keramik seperti ubin, peralatan sanitasi dan peralatan makan. Pasir zirkon (ZrSiO4) untuk
opacifier ditambahkan pada glasir untuk
Suatu opacifier efektif memiliki indeks bias yang sangat berbeda dari media dimana ia dilapiskan. Perbedaan indeks bias partikel zirkon (1,96) dan bahan kaca (~ 1,5) dalam refleksi dan refraksi cahaya pada hasil glasir (BATAN, 2012).
Salah satu sektor yang juga berkembang pesat dalam penggunaan zirkon adalah produksi zirkonia, kimia zirkonium dan logam berbasis zirkonium. Beberapa senyawa tersebut mempunyai sifat yang berbeda sehingga cocok untuk aplikasi industri dan kimia yang beragam. Pasar utama pengguna akhir lainnya untuk zirkon lainnya adalah refraktori, pengecoran, dan kaca Cathode Ray Tube (CRT) atau tabung kaca televisi (BATAN, 2012).
Pada industri keramik, bahan baku zirkon digunakan untuk membuat refractories, cutting tools, noozle, komponen otomotif, material glaze (glasir) yang berfungsi sebagai opacifier juga untuk produkglazing sanitary, tablewares, ceramic
tiles(BATAN, 2012).
Zirkonium tidak beracun dan ramah terhadap lingkungan. Produksi dunia dari zirkonia (ZrO2)
murni hampir 25.000 ton per tahun dan digunakan dalam kosmetik, perspiran (anti keringat), kemasan makanan, dan permata palsu (perhiasan). Dan juga sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya pisau, gunting, dan besi golf, karena ketahanannya dan kesesuaian biologisnya juga digunakan untuk membuat lapisan gigi (Emsley, J. 2014).
Selain itu, penggunaan zirkonia yang juga cukup banyak, yaitu aplikasi abrasif alumina zirkonia. Zirkonia dicampur dengan aluminium. Kandungan zirkon sebesar 25-40%. Produk zirkonium yang umumnya digunakan sebagai abrasif adalah alumina zirkonia. Abrasif jenis ini ada dua kelompok, tergantung persentase zirkonia yang digunakan, yaitu :
• AZ-abrasif (25% zirkonia), terutama digunakan dalam hubungannya dengan pengerjaan bahan-bahan yang berasal dari logam, seperti steel billet, automotif, dan lain-lain.
• abrasif (40% zirkonia), di pasaran NZ-abrasif ada dua jenis, yaitu E347 (bonded abrasive) dan E349 (coated abrasive). Terutama digunakan sebagai mata (bit) pada mesin pemotong untuk batu hias (marmer dan granit) dan sebagai bola penggerus (grinding wheel).
Sebagai abrasif, pasir zirkon dapat juga digunakan secara langsung, yaitu sebagai sandblast menggantikan fungsi pasir kuarsa (BATAN, 2012).
Zirkonia fused merupakan produk zirkonium dengan kualitas kimia yang lebih rendah daripada yang dihasilkan oleh metode pengolahan kimia. Zirkonia fused digunakan dalam volume yang lebih tinggi atau segmen nilai pasar yang lebih rendah dari refraktori, abrasif dan pigmen keramik. Untuk
volume pemakaian yang lebih rendah, seperti katalis yang digunakan dalam sistem pembuangan otomotif untuk mengontrol emisi gas buang, papan sirkuit elektronik, dan perangkat penginderaan piezoelektrik. Pada industri keramik yang sudah maju, zirkonia kimia yang dihasilkan digunakan secara eksklusif pada produksi alat pemotong dengan tepi yang tajam, juga bagian pompa dengan intensitas pemakaian yang tinggi. Penggunaan zirkonia kimia yang dihasilkan meningkat dalam industri telekomunikasi untuk ferrules untuk kabel serat optik. Keuntungannya adalah bahwa dengan serbuk zirkonia yang halus menghasilkan permukaan halus yang penting untuk mencapai kinerja konektivitas yang tinggi, dengan koefisien ekspansi termal zirkonia menutupi serat optik. Zirkonia juga mempunyai kualitas elastisitas dan ketahanan fisik (BATAN, 2012).
ZrO2 juga telah ditemukan aplikasinya dalam
bidang teknis khusus seperti perangkat optik transparan dan elektroda kapasitor elektrokimia, fuel cell, katalis, dan lapisan buffer untuk superkonduktor (Sahar dkk, 2014). Namun, ZrO2
tidak hanya digunakan sebagai katalis tetapi juga sebagai oksida biner dengan TiO2. Telah ditemukan
bahwa penambahan ZrO2 dapat meningkatkan
keasaman permukaan dalam bentuk kelompok OH, yang dapat menghambat proses rekombinasi dan meningkatkan efisiensi kuantum. Beberapa stabilitator ditambahkan untuk meningkatkan sifat anti-sintering TiO2, seperti ZrO2, SiO2, dan Al2O3
(Lie dkk. 2013).
Campuran oksida telah banyak digunakan dalam katalisis, karena karakteristik permukaan oksida dapat berubah akibat pembentukan situs baru pada permukaan komponen, atau penggabungan satu oksida kedalam kisi yang lain. Doping ZrO2
terhadap larutan padat titanium menunjukkan adanya peningkatan aktifitas fotokatalisis sinar UV. Perbedaan ukuran titanium dan zirkonium menyebabkan bertambahnya volume kisi dan sel untuk mengubah struktur. Tomar L.J dkk (2013) melaporkan penggabungan ZrO2 terhadap TiO2
mengurangi ukuran partikel TiO2dan meningkatkan
luas permukaan yang bertujuan untuk mengubah inti dan koordinat geometri.
Di antara beberapa fotokatalisis semikonduktor, titania terbukti cocok untuk diaplikasikan di lingkungan karena daya oksidasi yang kuat, efektifitas biaya, dan stabil terhadap fotokorosi dan kimia korosi dalam jangka panjang (Sun dkk. 2011). Dalam penelitian yang dilakukan oleh Chuanzi dkk mengenai degradasi fotokatalisis Rhodamin B dengan menggunakan ZrO2-doping
TiO2 pada skala pabrik didapatkan bahwa setelah
penambahan ZrO2pada TiO2, efisiensi fotokatalitik
sifat fisika kimia berubah seperti sifat permukaan dan strukturnya. Dampak lebih lanjut yaitu pertama, penggabungan ion Zr4+ ke dalam kisi titania mengubah permukaan katalis. Campuran oksida ZrO2/TiO2 ada dalam bentuk tegangan dengan
energi kisi yang tinggi ketika Zr4+ tersubstitusi ke Ti4+ dalam kisi TiO2karena perbedaan ukuran ion
titanium dan zirkonium. Beberapa lubang pada permukaan diharapkan dapat diimbangi regangan kisi. Akibatnya, oksigen dapat terjebak pada lubang-lubang dan meningkatkan aktifitas fotokatalisis. Kedua, umumnya band gap yang besar mampu mereduksi oksidasi dengan kuat. Karena proses fotokatalitik dapat dianggap mirip dengan sel elektrokimia, peningkatan band gap dalam reduksi oksidasi. Ketiga, luas permukaan yang besar dapat meningkatkan efisiensi fotokatalisis. Dalam penelitian tersebut dilaporkan bahwa penggabungan Zr4+ menghambat pertumbuhan kristal anatase, namun akan memperoleh ukuran anatase kristal yang lebih kecil dan luas permukaan yang lebih besar. Semakin besar luas permukaan, dapat memberikan sisi aktif permukaan untuk mengadsorpsi dan membuat proses fotokatalitik lebih efisien. Dan, hasilnya bahwa hollow sphere ZrO2/TiO2 mampu
mendegradasi air limbah pewarna Rhodamine B. Beberapa semikonduktor telah dipasangkan dengan TiO2 untuk meningkatkan aktifitas
fotokatalitik. Diantara semikonduktor, ZrO2
dianggap pasangan semikonduktor yang tepat dengan TiO2 karena dapat memperbesar luas
permukaan, menstabilkan anatase dan pasangan elektron. Komposit ZrO2/TiO2 lebih tebal
dibandingkan dengan TiO2 murni, yaitu 10 dan 3 µm. Selain itu, Komposit ZrO2/TiO2 memiliki
lubang mikro pori yang lebih banyak dan lebih kasar dibandingkan dengan TiO2 murni, yang
menyebabkan senyawa organik dan foton dapat terserap. Foton membawa energi untuk frekuensi radiasi (Luo dkk. 2013).
Contoh lain aplikasi zirkonia pada lingkungan yaitu sebagai bahan komposit dalam pembuatan membran, seperti penelitian yang dilakukan oleh Vinodh tahun 2013. Vinodh mencampurkan Zirkonia (ZrO2) dengan membran QPSEBS
(Quaternized Poly Styrene Ethylene Butylene Poly Styrene). Pada penelitiannya mengenai sintesis komposit dalam pembuatan membrane dengan zirkonia tersebut, dari diperoleh bahwa komposit membran dengan ZrO2 dapat menyerap air lebih
banyak. Penyerapan air bertambah seiring dengan bertambahnya kandungan zirkonia dalam ion exchange.
non mineral yang berpotensi besar di Indonesia. Zirkonia tidak berada dalam keadaan murni di alam. Untuk mendapatkannya harus melalui serangkaian proses terlebih dahulu. Sejauh ini, zirkonia banyak dijumpai sebagai komoditas perdagangan batu berlian imitasi dan aplikasinya pada bidang industri kimia, baik sebagai bahan baku utama maupun sebagai bahan tambahan. Sebagai bahan baku utama misalanya pada pembuat keramik, gelas, kaca, dan lain-lain. Dan sebagai bahan tambahan misalnya pada pembuatan lapisan gigi. Namun, zirkonia memiliki potensi selain sebagai komoditas perekonomian, yaitu kebermanfaatannya pada lingkungan hidup. Zirkonia memiliki kemampuan mendegradasi pencemaran lingkungan. Namun zirkonia tidak dapat secara langsung digunakan untuk mengatasi limbah. Sehingga zirkonia harus diolah dengan berbagai metode untuk meningkatkan karakternya. Aplikasi yang sedang dikembangkan adalah dengan melakukan doping ZrO2 terhadap TiO2 untuk
menghasilkan semikonduktor fotokatalis dalam mengelola air limbah.
DAFTAR PUSTAKA
Ajabshir, S.Z., dan Niasari, M.S., (2014). Synthesis of Pure Nanocrystalline ZrO2 Via a Simple
Sonochemical Assisted Route. Journal of Industrial and Engineering Chemistry 20 : 3313-3319.
Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN). (2012). Informasi Umum Zirkonium, Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan, Yogyakarta. Emsley, J. (2014). The A-Z of Zirconium. Nature
Chemistry (book), Vol 16, March 2014, Macmillan Published Limited : 254.
http://esdm.go.id/glosarium.html?sort=2&limit=20 &limitstart=0. Diakses tanggal 14 Oktober 2014 Lie, M., Zhang, S., Lv, L., Wang, M., Zhang, W.,
and Pan, B. (2013). A thermally stable mesoporous ZrO2–CeO2–TiO2 visible light
photocatalyst, Chemical Engineering Journal 229 : 118–125.
Luo, Q., Chai, Q., Lie, X., Pan, Z., Lie, Y,Chen, X., Yan, Q. (2013). Preparation and characterization of ZrO2/TiO2 composite
photocatalytic film by micro-arc oxidation, Trans Nonferrous Met. Soc. China 23 : 2945-2950. Saridag, S., Tak, O., and Alniacik,G. (2013).Basic Properties and Types of Zirconia: An overview, World of journal Stomatology, August 2013, 2 (3) : 40-47, ISSN online 2218-6263
Sun, C., Liu, L., Qi, L.,Li, H., Zhang, H., Li, C., Gao, F., and Dong, L. (2011). Efficient
Susiantini, E. (2013).Optimasi Kondisi Pembuatan Zirconium Basic Sulphate (ZBS) dari Zirconium Oxychloride (ZOC), J. Iptek Nuklir Ganendra Vol. 16, No. 1, Januari 2013, Yogyakarta : 18–
25, ISSN 1410-6987.
Tomar, L.J., dan Chakbaraty, B. S. (2013). Synthesis, structural and optical properties of TiO2-ZrO2 nanocomposite by hydrothermal
method. Adv. Mat. Lett, 4 (1) : 64-67.
Vinodh, R., Aziz, A., Jung, E. M., and Jeon, U.J. (2013). New Composite Membrane from Quaternized Polymer and Nano Zirconia : Synthesis, Characterization and its Antimicrobial Properties, International Journal of Control and Automation, Vol.6, No.6, South Korea : 21-30.
Witoyo dan Anggraeni, W. (2013). Sintesis dan Karakterisasi ZrO2-CuO sebagai Fungsi
