KARAKTERISASI LIMBAH ABU BATUBARA (FLY ASH
DAN BOTTOM ASH) UNTUK PEMANFAATAN
DALAM BIDANG PERTANIAN
MELISA
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SRIKPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Karakterisasi Limbah Abu Batubara (Fly Ash dan Bottom Ash) untuk Pemanfaatan dalam Bidang Pertanian” adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2014 Melisa A14090013
ABSTRAK
MELISA. Karakterisasi Limbah Abu Batubara (Fly Ash dan Bottom Ash) untuk Pemanfaatan dalam Bidang Pertanian. Dibimbing oleh BASUKI SUMAWINATA dan DARMAWAN.
Penggunaan batubara sebagai bahan bakar akan menghasilkan limbah padat berupa abu terbang dan abu dasar (fly ash dan bottom ash) yang belum banyak dimanfaatkan khususnya dalam bidang pertanian. Hal ini dikarenakan menurut Peraturan Pemerintah No. 85 Tahun 1999, limbah abu batubara diklasifikasikan sebagai limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun). Tujuan penelitian ini adalah melakukan pengujian karakteristik limbah abu batubara dari 2 sumber yang berbeda, sebagai dasar pengembangan pemanfaatannya bagi sektor pertanian. Pengujian karakteristik limbah abu batubara dilakukan melalui beberapa analisis kimia yaitu analisis kimia total, analisis kandungan logam melalui uji TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Prosedure) yang mengacu pada USEPA (1992), pengukuran pH (H2O 1:5), dan uji kelarutan unsur hara makro dan mikro. Dari kimia total terlihat bahwa fly ash dan bottom ash mengandung beberapa unsur hara sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan pembenah tanah. Selain itu fly ash dan bottom ash juga mengandung beberapa unsur logam seperti Pb, Cd, Cu, Zn, Cr, dan Hg. Akan tetapi, Hasil uji TCLP logam membuktikan bahwa fly ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh dan PT. Pupuk Kaltim memiliki konsentrasi logam lebih rendah dari nilai baku mutu TCLP zat pencemar dalam limbah untuk penentuan karakteristik sifat racun yang ditetapkan oleh USEPA (1992) maupun yang ditetapkan oleh Peraturan Pemerintah No. 85 Tahun 1999. Hasil pengukuran pH menunjukkan bahwa limbah abu batubara dari PLTU Nagan Raya, Aceh bersifat basa, dengan nilai pH fly ash dan bottom ash secara berturut-turut adalah 8.9 dan 8.0. Sedangkan nilai pH fly ash dari PT. Pupuk Kaltim sebesar 5.1. Dari hasil uji kelarutan secara umum terlihat bahwa unsur Ca dan Mg merupakan unsur yang terlarut dalam jumlah yang relatif besar kemudian disusul oleh K, Na, Fe dan Mn. Hasil uji kelarutan juga menunjukkan bahwa Cu, Zn, Pb dan Cd juga terlarut dalam konsentrasi yang rendah.
ABSTRACT
MELISA. Characterization of Coal Ash Waste (Fly Ash and Bottom Ash) for Utilization in Agricultural Sector. Supervised by BASUKI SUMAWINATA and DARMAWAN.
The use of coal as a fuel would produce solid waste such as fly ash and bottom ash which haven’t been widely used especially in agricultural sector. This is because government regulation No. 85th (1999), coal ash waste classified as hazardous waste. The objective of this research was to study the characteristic of coal ash waste from two different sources, as the basis for the utilization for agricultural sector development. The characteristic test of coal ash waste done through with several chemical analysis namely total chemical analysis, analysis of heavy metals content by TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Prosedure) which refers to the USEPA (1992), pH (H20 1:5), and solubility of macro and micro nutrients. The total chemical showed that fly ash and bottom ash contain several nutrients so that it could be used as an amelioran. In addition fly ash and bottom ash also contain Pb, Cd, Cu, Zn, Cr, and Hg. However, TCLP test showed that the heavy metal content of fly ash from PLTU Nagan Raya and PT. Pupuk Kaltim were lower than the standard of TCLP according to USEPA (1992) and government regulation No. 85th (1999). The result of the pH measurement showed that the coal ash from the PLTU Nagan Raya, Aceh was alkaline in that pH value of fly ash and bottom ash were 8.9 and 8.0 respectively. While the pH value of fly ash from PT. Kaltim was 5.1. The results of the solubility test generally showed that the Ca and Mg elements were higher than that of K, Na, Fe and Mn. Moreover, there were other elements including Cu, Zn, Pb and Cd found in low concentration.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian
pada
Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan
KARAKTERISASI LIMBAH ABU BATUBARA (FLY ASH
DAN BOTTOM ASH) UNTUK PEMANFAATAN
DALAM BIDANG PERTANIAN
MELISA
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Judul Skripsi : Karakterisasi Limbah Abu Batubara (Fly Ash dan Bottom Ash) untuk Pemanfaatan dalam Bidang Pertanian
Nama : Melisa
NIM : A14090013
Disetujui oleh
Dr Ir Basuki Sumawinata, MAgr. Pembimbing I Dr Ir Darmawan, MSc. Pembimbing II Diketahui oleh Dr Ir Baba Barus, MSc. Ketua Departemen Tanggal Lulus:
Judul Skripsi : Karakterisasi Limbah Abu Batubara (Fly Ash dan Bottom Ash)
untuk Pemanfaatan dalam Bidang Pertanian
Nama : Melisa
NIM : A14090013
Disetujui oleh
r Ir BasU'Ki Sumawinata, MAgr. Dr Ir Dannawan, MSc.
Pembimbing I Pembimbing II
a Barus MSc.
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. Skripsi yang berjudul “Karakterisasi Limbah Abu Batubara (Fly Ash dan Bottom Ash) untuk Pemanfaatan dalam Bidang Pertanian” ini merupakan hasil penelitian sebagai salah satu syarat kelulusan menjadi Sarjana Pertanian di Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr Ir Basuki Sumawinata, MAgr. dan Dr Ir Darmawan, MSc. selaku pembimbing, serta kepada Dr Ir Suwardi, MAgr. selaku penguji yang telah memberikan saran dan kritik serta arahan dalam penulisan skripsi ini. Terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua dan seluruh keluarga atas doa dan kasih sayang serta dukungan yang tiada hentinya diberikan kepada penulis. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada para staf laboratorium dan teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas dukungan, semangat, dan kerjasamanya selama menempuh kuliah di Departemen Ilmu Tanah dan sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, IPB. Di samping itu, terima kasih juga kepada semua pihak yang telah membantu penulis selama penelitian dan penyusunan skripsi yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak yang membacanya.
Bogor, Januari 2014
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL... iii
DAFTAR GAMBAR ... iii
DAFTAR LAMPIRAN ... iii
PENDAHULUAN ... 1
Latar Belakang ... 1
Tujuan Penelitian... 2
METODOLOGI PENELITIAN ... 3
Tempat dan Waktu Penelitian ... 3
Bahan ... 3
Alat ... 3
Metode Penelitian ... 4
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 6
Kimia Total Fly Ash dan Bottom Ash ... 6
Uji TCLP ... 7
pH dan Kelarutan Unsur Hara ... 8
KESIMPULAN... 10
REKOMENDASI PEMANFAATAN FLY ASH DAN BOTTOM ASH ... 11
DAFTAR PUSTAKA ... 11
LAMPIRAN ... 12
DAFTAR TABEL
1. Hasil Analisis Kimia Total Fly Ash dan Bottom Ash ... 6 2. Hasil Uji TCLP Logam ... 8 3. Kelarutan Unsur Hara Makro dan Mikro dengan Menggunakan
Berbagai Macam Pengekstrak ... 9
DAFTAR GAMBAR
1. (a) Fly Ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh, (b) Bottom Ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh , (c) Fly Ash dari PT. Pupuk Kaltim ... 3
DAFTAR LAMPIRAN
1. Metode Uji TCLP Logam ... 12 2. Sertifikat Hasil Uji TCLP Logam ... 29
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kebutuhan energi yang semakin meningkat dan diiringi dengan kenaikan harga Bahan Bakar Minyak (BBM) serta gas menuntut kita segera beralih ke sumber yang lebih murah dan banyak tersedia di Indonesia. Salah satunya ialah batubara yang digunakan sebagai bahan bakar untuk memenuhi kebutuhan energi dalam bidang industri seperti PLTU, industri pupuk, semen, tekstil, dan lain-lain.
Penggunaan batubara sebagai bahan bakar akan menghasilkan limbah padat berupa abu terbang dan abu dasar (fly ash dan bottom ash). Banyaknya limbah abu batubara yang dihasilkan oleh industri-industri besar dari tahun ke tahun tidak seiring dengan cara penanganannya yang masih terbatas pada penimbunan di suatu luasan lahan (landfill) atau bahkan terbuang begitu saja.
Hasil beberapa penelitian menunjukkan bahwa limbah abu batubara mengandung unsur hara makro dan mikro yang dibutuhkan oleh tanaman seperti K, Na, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn dan Mn, sehingga sangat berpotensi untuk digunakan sebagai bahan pembenah tanah. Penelitian Iskandar et al. (2008), menyatakan bahwa pemberian abu terbang pada tanah gambut meningkatkan kandungan P dan kation basa seperti K, Na, Ca dan Mg. Selain itu, Mahale et al. (2012) melakukan penelitian tentang penggunaan fly ash sebagai campuran dalam media tanam yang dilakukan didalam pot dengan perbandingan 10-60% (b/b) pada tanaman Triticum aestivum, Vigna radiata, dan Vigna mungo yang hasilnya menunjukkan bahwa aplikasi fly ash dapat meningkatkan tingkat perkecambahan biji dan akumulasi Cd, Cu , Fe, Mn , Mg, Ni , Pb , dan Zn dalam tanaman yang diteliti hanya terjadi pada konsentrasi yang sangat rendah dan di bawah batas yang diperbolehkan untuk konsumsi manusia. Menurut Jala dan Goyal (2006), dalam hubungannya dengan pupuk organik dan inokulan mikroba, fly ash dapat meningkatkan produksi biomassa tanaman pada tanah kritis. Menurut Haynes (2009), abu terbang dapat digunakan untuk tujuan pengapuran karena mengandung CaO dan MgO. Kemampuan pengapuran atau daya netralisasi dari abu terbang mempunyai variasi yang besar tergantung pada sumber abu dan proses pelapukan. Daya netralisasi abu terbang berkorelasi negatif dengan kandungan Fe dan si dan berkorelasi positif dengan Ca dan Mg. Daya netralisasi dari abu terbang kelas C (mengandung CaO>15%) lebih besar dari daya netralisasi abu terbang kelas F (mengandung CaO<10%). Oleh sebab itu meskipun abu terbang kelas F menunjukkan pH yang tinggi, tetapi daya netralisasinya ketika kontak dengan tanah akan lebih rendah karena rendahnya kandungan CaO. Daya netralisasi abu terbang equivalen 20-30% CaCO3. Menurut Haering dan Daniels (1991), banyak peneliti telah meneliti potensi efek yang menguntungkan dari fly ash sebagai bahan treatments pada lahan bekas tambang. Tanpa penambahan pupuk dan perubahan lainnya, sangat sulit untuk menumbuhkan tanaman pada lahan bekas tambang yang teksturnya cenderung kasar dengan tingkat kesuburan tanah rendah dan sering bersifat sangat asam. Fly ash sangat cocok untuk digunakan karena dapat meningkatkan Water Holding Capacity (WHC) dan agregasi, mampu menetralkan asam pada tanah, dan mensuplai unsur mikro esensial untuk
2 2
pertumbuhan tanaman. Akan tetapi, penggunaan fly ash harus secara hati-hati untuk menghindari terjadinya bioakumulasi dan pencucian unsur logam.
Berdasarkan beberapa penelitian yang telah dilakukan tersebut di atas terlihat bahwa limbah abu batubara sangat berpotensi untuk dimanfaatkan khususnya dalam bidang pertanian. Akan tetapi, sampai saat ini pemanfaatan limbah abu batubara terutama dalam bidang pertanian terkendala oleh kekhawatiran tentang kemungkinan abu tersebut mengandung limbah B3. Hal ini menyebabkan sampai saat ini upaya pemanfaatan limbah ini masih sangat jarang. Sebetulnya berdasarkan peraturan yang ada yaitu Peraturan Pemerintah No. 85 Tahun 1999, limbah abu batubara diklasifikasikan sebagai limbah B3 jika limbah tersebut melebihi ambang batas hasil uji TCLP (Toxicity Characteristic Leaching
Prosedure). Sehingga jika limbah ini lolos uji TCLP maka tidak ada halangan
untuk memanfaatkannya di bidang pertanian. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah melakukan pengujian karakteristik limbah abu batubara dari 2 sumber yang berbeda, sebagai dasar pengembangan pemanfaatannya bagi sektor pertanian.
3
METODOLOGI PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Limbah abu batubara yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari PLTU Nagan Raya, Aceh dan PT. Pupuk Kaltim. Analisis kimia limbah abu batubara dilakukan di Laboratorium Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan IPB, Laboratorium Pusat Survei Geologi (Geology Laboratories), Laboratorium PT. Holcim Indonesia, dan Laboratorium Pusarpedal (Pusat Sarana Pengendalian Dampak Lingkungan). Penelitian berlangsung dari bulan Februari hingga November 2013.
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bahan fly ash dan
bottom ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh; bahan fly ash dari PT. Pupuk Kaltim;
HCl 0,025N dan 0,1N; DTPA (diethylene triamine penta acetic acid) 0,005 M; asam sitrat (2%); asam asetat glasial; NaOH 1N; aquadest dan dan bahan-bahan kimia lainnya.
Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari peralatan laboratorium baik untuk keperluan ekstraksi maupun pengukuran. Alat-alat tersebut terdiri dari oven, tanur, timbangan, pH meter, rotary agitation apparatus,
(a) (b)
(c)
Gambar 1 (a) Fly Ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh, (b) Bottom Ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh , (c) Fly Ash dari PT. Pupuk Kaltim
4 4
AAS (Atomic Absorption Spectrometer), flamephotometer, XRF (X-Ray
Fluorescence)-Spectrometry, berbagai peralatan gelas dan lain-lain.
Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan melalui serangkaian kegiatan seperti dibawah ini : Analisis Sifat Kimia Fly Ash dan Bottom Ash
Analisis sifat kimia fly ash dan bottom ash meliputi : analisis kimia total (total chemical analysis), pengukuran pH (H2O 1:5), dan uji kelarutan unsur hara makro dan mikro.
Analisis kimia total dilakukan menggunakan XRF (X-Ray
Fluorescence)-Spectrometry. Analisis ini bertujuan untuk mengetahui unsur-unsur dan
oksida-oksida penyusun abu batubara. Analisis kimia total bahan fly ash dan bottom ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh di Laboratorium Pusat Survei Geologi (Geology
Laboratories), Bandung dan bahan fly ash dari PT. Pupuk Kaltim di Laboratorium
PT. Holcim Indonesia, Bogor.
Pengukuran pH dilakukan dengan cara mencampurkan fly ash atau bottom
ash dengan aquadest dengan perbandingan fly ash atau bottom ash dengan aquadest ialah 1 : 5 dengan pengocokan selama 30 menit dan diukur pH dengan
menggunakan pH-meter.
Uji kelarutan unsur hara makro dan mikro dilakukan dengan menggunakan lima macam pengekstrak, yaitu HCl 0,1N, HCl 0,025N, aquadest, DTPA 0,005M dan asam sitrat (2%). Perbandingan fly ash atau bottom ash dengan masing-masing larutan pengekstrak ialah 1 : 20. Ekstraksi dilakukan dengan cara menambahkan pengekstrak secara bertahap sebanyak 30 ml, dikocok dan disaring ke dalam labu takar 100 ml. Kadar unsur hara makro dan mikro di dalam filtrat diukur dengan menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrometer) atau
flamephotometer. Unsur-unsur yang diukur meliputi : K, Na, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn,
Mn, Pb, Cd, dan Cr. Uji kelarutan fly ash dan bottom ash dengan berbagai pengekstrak ini dimaksudkan untuk membandingkan kadar unsur makro dan mikro terekstrak dalam hubungannya dengan ketersediaan unsur hara tersebut dalam tanah.
Analisis Kandungan Logam
Analisis kandungan logam yang terkandung dalam fly ash PLTU Nagan Raya, Aceh dan PT. Pupuk Kaltim dilakukan dengan menggunakan metode uji TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Prosedure) yang mengacu pada USEPA (1992). Menurut PP. No. 85 Tahun 1999 tentang Pengelolaan Limbah B3, uji TCLP digunakan untuk menentukan sifat racun suatu bahan sebagai salah satu indikator penentu apakah suatu bahan tergolong limbah B3. Konsentrasi logam yang diperoleh dari hasil analisis dalam penelitian ini selanjutnya dibandingkan dengan baku mutu TCLP yang dikeluarkan USEPA tahun 1992 maupun yang dikeluarkan oleh PP. No. 85 Tahun 1999 tentang Pengelolaan Limbah B3.
Pengujian TCLP dilakukan pada fly ash yang lolos ayakan 9,5 mm. Ada dua macam larutan pengekstrak yaitu pengekstrak 1 ialah campuran 5,7 ml HOAc glasial dalam 500 ml air ditambah 64,3 ml NaOH 1N, kemudian ditera hingga 1 liter dengan pH 4,93±0,05. Pengekstrak 2 ialah pengenceran 5,7 ml HOAc glasial
5 dengan air ASTM Tipe 2 hingga 1 liter dengan pH 2,88±0,05. Selanjutnya pengekstrak yang akan digunakan dipilih dengan cara mencampurkan 5 gram fly
ash dengan 96,5 ml air deionisasi (ASTM Tipe 2), kemudian ditutup dengan kaca
arloji dan dikocok selama 5 menit menggunakan magnetic stirrer dan diukur pH larutan tersebut. Jika pH <5,0 maka digunakan pengekstrak 1. Bila pH >5,0 maka ditambahkan 3,5 ml HCl 1 N, diaduk selama 30 menit, di tutup dengan kaca arloji, kemudian dipanaskan hingga 50 ⁰C selama 10 menit. Setelah larutan dingin dilakukan pengukuran pH. Jika pH <5 digunakan pengekstrak 1. Jika pH >5 digunakan pengekstrak 2.
Perbandingan fly ash dengan larutan pengekstrak ialah 1 : 20. Campuran diaduk menggunakan rotary agitation apparatus pada kecepatan 30±2 rpm selama 18±2 jam (suhu dipertahankan 22±2⁰C) kemudian disaring. Kadar logam di dalam filtrat diukur menggunakan AAS. Pengujian TCLP dilakukan di Laboratorium Pusarpedal (Pusat Sarana Pengendalian Dampak Lingkungan) - Kementrian Lingkungan Hidup.
6 6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kimia Total Fly Ash dan Bottom Ash
Hasil analisis kimia total fly ash dan bottom ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh dan fly ash PT. Pupuk Kaltim ditunjukkan pada Tabel 1. Dari tabel tersebut terlihat bahwa kadar unsur yang terdapat dalam fly ash PLTU Nagan Raya, Aceh sangat berbeda dengan fly ash PT. Pupuk Kaltim. Hal ini menunjukkan bahwa batubara yang digunakan pada PLTU Nagan Raya, Aceh dan PT. Pupuk Kaltim berasal dari sumber yang berbeda, selain itu juga dapat disebabkan oleh kondisi pembakaran yang berbeda.
Tabel 1 Kimia Total Fly Ash dan Bottom Ash
Unsur
Fly Ash
PLTU Nagan Raya*
Bottom Ash
PLTU Nagan Raya*
Fly Ash PT. Pupuk Kaltim** (%) SiO2 (%) 41.51 36.73 23.73 Al2O3 (%) 17.67 9.95 33.41 Fe2O3 (%) 10.72 7.79 26.13 CaO (%) 8.50 5.29 6.61 MgO (%) 3.36 1.92 1.72 K2O (%) 1.36 1.02 0.80 TiO2 (%) 0.61 0.42 1.29 P2O5 (%) 0.32 0.25 0.27 Na2O (%) 0.42 0.32 0.11 S (%) 0.28 0.09 1.05 Cl (%) 0.05 - 0.25 Zn (ppm) 70.00 40.00 514.98 Pb (ppm) - - 91.87 Ni (ppm) 260.00 650.00 160.24 Cu (ppm) 80.00 70.00 75.20 Sr (ppm) 790.00 640.00 - As (ppm) - - 1.89 Cd (ppm) - - <0.002 Hg (ppm) - - 0.27 V (ppm) 150.00 120.00 205.86 Cr (ppm) 260.00 1610.00 117.23 Co (ppm) 40.00 30.00 86.46 Mn (ppm) 1610.00 1120.00 1419.09 Ba (ppm) 630.00 450.00 - Rb (ppm) 50.00 40.00 - Ga (ppm) 30.00 20.00 - Sb (ppm) - - 35.97 Se (ppm) - - <0.12
Keterangan : * = Analisis dilakukan di Laboratorium Pusat Survei Geologi (Geology Laboratories), Bandung
** = Hasil analisis diperoleh dari PT. Pupuk Kaltim yang dilakukan di Laboratorium PT. Holcim Indonesia, Bogor
7 Kandungan unsur Fe dalam fly ash PT. Pupuk Kaltim lebih tinggi dibandingkan fly ash dan bottom ash PLTU Nagan Raya, Aceh yaitu secara berturut-turut sebesar 26.13%, 10.72%, dan 7.79%. Hal ini terlihat dari warna fly
ash PT. Pupuk Kaltim ialah merah sedangkan fly ash PLTU Nagan Raya, Aceh
ialah abu-abu kehitaman.
Kandungan unsur S dalam fly ash PT. Pupuk Kaltim lebih tinggi dibandingkan fly ash dan bottom ash PLTU Nagan Raya, Aceh yaitu secara berturut-turut sebesar 1.05%, 0.28%, dan 0.09%. Hal ini menjelaskan mengapa pH fly ash PT. Pupuk Kaltim lebih rendah dibandingkan fly ash dan bottom ash PLTU Nagan Raya, Aceh yaitu nilai pH fly ash PT. Pupuk Kaltim sebesar 5.1 sedangkan fly ash dan bottom ash PLTU Nagan Raya, Aceh secara berturut-turut ialah 8.9, dan 8.0.
Sebagian besar kandungan kimia total fly ash lebih tinggi dibandingkan
bottom ash. Hal ini dapat disebabkan oleh pembakaran fly ash terjadi lebih
sempurna dibandingkan bottom ash dan juga ukuran fly ash lebih halus di bandingkan bottom ash.
Berdasarkan hasil analisis kimia total, fly ash dan bottom ash mengandung beberapa unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman. Selain itu juga mengandung beberapa unsur logam seperti Pb, Cd, Cu, Zn, Cr dan Hg . Hasil analisis kimia total tidak dapat menunjukkan secara langsung tentang kadar unsur dalam hubungannya dengan manfaat bagi tanaman jika diberikan pada tanah dan bahayanya bagi lingkungan. Oleh karena itu perlu dilakukan uji kelarutan dan uji TCLP. Uji kelarutan dilakukan untuk mengetahui ketersediaan unsur hara bagi tanaman jika fly ash dan bottom ash diaplikasikan ke tanah. Uji TCLP dilakukan untuk mengetahui kadar logam dalam fly ash dan bottom ash tersebut dapat mencemari lingkungan atau tidak jika dimanfaatkan dalam bidang pertanian.
Menurut PP No. 85 Tahun 1999, limbah abu batubara dapat digolongkan ke dalam limbah B3 apabila limbah tersebut melebihi ambang batas hasil uji TCLP (Toxicity Leaching Prosedure). TCLP adalah suatu metode untuk menentukan mobilitas kontaminan organik maupun anorganik di dalam limbah cairan, padatan, ataupun multifase. TCLP dapat digunakan sebagai ukuran potensi pencucian.
Uji TCLP
Hasil uji TCLP fly ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh dan PT. Pupuk Kaltim ditunjukkan pada Tabel 2. Hasil uji TCLP dalam penelitian ini selanjutnya dibandingkan dengan baku mutu Toxicity Characteristic Leaching Prosedure (TCLP) zat pencemar dalam limbah untuk penentuan karakteristik sifat racun menurut USEPA tahun 1992 dan PP No. 85 Tahun 1999. Berdasarkan hasil uji TCLP logam, fly ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh dan PT. Pupuk Kaltim memiliki konsentrasi unsur logam lebih rendah dari nilai baku mutu TCLP zat pencemar dalam limbah untuk penentuan karakteristik sifat racun yang ditetapkan oleh USEPA 1992 maupun yang ditetapkan oleh PP No. 85 Tahun 1999. Hal ini menunjukkan bahwa fly ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh dan PT. Pupuk Kaltim lolos uji TCLP.
8 8
Penelitian Pathan et al (2003) juga melakukan uji TCLP terhadap fly ash. Pada penelitian tersebut, Pathan et al (2003) menggunakan sampel fly ash dari Kwinana dan Muja (Western Australia), Tarong, Callide, dan Gladstone (queensland), dari hasil uji TCLP membuktikan bahwa semua sampel fly ash yang digunakan lolos uji TCLP.
pH dan Kelarutan Unsur Hara
Berkaitan dengan hal pemanfaatan fly ash dan bottom ash sebagai bahan pembenah tanah maka perlu dilihat sifat kimia fly ash dan bottom ash berupa pH dan kelarutan unsur hara.
Hasil pengukuran pH (H2O 1:5) fly ash dan bottom ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh serta fly ash dari PT. Pupuk Kaltim secara berturut-turut ialah 8.9, 8.0, dan 5.1. Berdasarkan hasil pengukuran pH tersebut terlihat bahwa nilai pH fly ash dan bottom ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh bersifat basa, dengan nilai pH fly
ash dan bottom ash secara berturut-turut ialah 8.9 dan 8.0. Nilai pH fly ash lebih
tinggi dibandingkan bottom ash. Hal ini menunjukkan bahwa kandungan basa-basa dalam fly ash lebih tinggi dari bottom ash.
Nilai pH fly ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh lebih tinggi dibandingkan pH fly ash dari PT. Pupuk Kaltim, yaitu berturut-turut 8.9 dan 5.1. Nilai pH fly
ash pada dasarmya ditentukan oleh komposisi bahan induk batubara. Batubara
dengan kandungan S tinggi akan menghasilkan fly ash dengan pH bersifat asam, sedangkan batubara dengan kandungan S rendah akan menghasilkan fly ash dengan pH bersifat alkalin (Haynes, 2009). Dari hasil kimia total terlihat bahwa kandungan sulfur fly ash dari PT. Pupuk Kaltim lebih tinggi dibandingkan fly ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh yaitu berturut-turut 1.05% dan 0.28%. Adanya perbedaan kandungan sulfur inilah yang menyebabkan pH fly ash dari PT. Pupuk Kaltim lebih rendah dibandingkan fly ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh. Reaksi sulfur tersebut ialah S+O2 2SO2+O2+2H2O 2H2SO4. Adanya asam sulfat Tabel 2 Hasil Uji TCLP Logam
Unsur Satuan Fly Ash PLTU Nagan Raya
Fly Ash PT. Pupuk Kaltim TCLP a TCLPb Cd mg/L <0.02 <0.02 1 1 Cu mg/L 0.028 <0.01 td 10 Pb mg/L <0.2 <0.2 5 5 Zn mg/L 0.27 0.14 td 50 Hg mg/L <0.0003 <0.0003 0.2 0.2 Cr mg/L 0.13 <0.02 5 5 Ag mg/L <0.007 <0.007 5 5
Keterangan : a = baku mutu Toxicity Characteristic Leaching Prosedure (TCLP) zat pencemar dalam limbah untuk penentuan karakteristik sifat racun menurut USEPA tahun 1992 (Bricka et al, 1992)
b = baku mutu Toxicity Characteristic Leaching Prosedure (TCLP) zat pencemar dalam limbah untuk penentuan karakteristik sifat racun menurut PP No. 85 Tahun 1999.
9 (H2SO4) yang terbentuk dari reaksi inilah yang menyebabkan nilai pH yang dihasilkan bersifat asam.
Hasil uji kelarutan unsur hara yang terkandung dalam fly ash dan bottom
ash ditunjukkan pada Tabel 3. Dari tabel tersebut terlihat bahwa fly ash dan bottom ash mengandung unsur hara makro dan mikro dalam jumlah yang
bervariasi tergantung jenis pengekstrak yang digunakan. Kelarutan unsur-unsur dalam HCl 0,1N lebih tinggi dibandingkan dalam HCl 0.025N. Hal ini menunjukkan bahwa semakin asam pengekstrak yang digunakan maka semakin tinggi unsur-unsur yang akan terlarut. Dalam pengekstrak aquadest terlihat bahwa adanya unsur-unsur yang terlarut seperti K, Na, Ca, Mg dari fly ash PLTU Nagan Raya, Aceh secara berturut-turut sebesar 122.50; 92.15; 673.80; 145.40 (ppm) dan dari bottom ash PLTU Nagan Raya, Aceh secara berturut-turut sebesar 15.00; 18.12; 203.08; dan 248.92 (ppm) serta dari fly ash PT. Pupuk Kaltim secara berturut-turut sebesar 62.50; 234.34; 12088.00; dan 2693.20 (ppm). Kemampuan
fly ash dan bottom ash untuk dijadikan sebagai bahan pembenah tanah akan
sangat tergantung pada daya larut unsur-unsur tersebut dalam aquadest karena unsur hara yang terlarut dalam aquadest merupakan yang paling mudah diambil oleh tanaman. Unsur-unsur Fe, Mn, Cu, dan Zn lebih tersedia jika terlarut dalam DTPA 0.005M. Masing-masing unsur tersebut yang terlarut dari fly ash PLTU Nagan Raya, Aceh secara berturut-turut sebesar 36.38; 1.93; 0.41; dan 0.49 (ppm) dan dari bottom ash PLTU Nagan Raya, Aceh secara berturut-turut sebesar 15.74; tr; 0.28; dan 0.67 (ppm) serta dari fly ash PT. Pupuk Kaltim secara berturut-turut sebesar 132.96; 71.77; 0.16; dan 1.50 (ppm). Asam sitrat digunakan pada penetapan P dalam tanah karena P terlarut di zona perakaran yang suasananya Tabel 3 Kelarutan Unsur Hara Makro dan Mikro dalam Berbagai Macam
Pengekstrak
Keterangan : tr = tidak terukur td = tidak diukur Pengekstak Asal Sampel Satuan (ppm) K Na Ca Mg Fe Mn Cu Zn Pb Cd Cr HCl 0.1N
Fly Ash PLTU Nagan Raya 340.00 281.07 25 146.00 10 884.00 179.72 154. 94 1.01 3.52 2.15 0.03 tr
Bottom Ash PLTU Nagan Raya 137.50 150.87 11 571. 80 6 302.00 1 233.30 143.24 2.21 1.92 1.63 0.02 tr
Fly Ash PT. Pupuk Kaltim 270.00 325.85 11 586.00 2 786.00 1 133.64 82.08 1.91 7.83 1.00 tr td
HCl 0.025N
Fly Ash PLTU Nagan Raya 187.50 138.11 2 004.00 1 779.20 tr tr tr tr 0.97 tr tr
Bottom Ash PLTU Nagan Raya 52.50 61.52 6 328.00 992.00 97.82 44.94 tr 0.92 0.37 tr tr
Fly Ash PT. Pupuk Kaltim 142.50 280.10 15 656.00 3 241.80 65.92 73.58 0.58 3.45 0.33 0.05 td
Aquadest
Fly Ash PLTU Nagan Raya 122.50 92.15 673,80 145.40 tr tr tr tr 0.45 tr td
Bottom Ash PLTU Nagan Raya 15.00 18.12 203.08 248.92 tr tr tr 0.25 1.04 tr td
Fly Ash PT. Pupuk Kaltim 62.50 234.34 12 088.00 2693.20 tr 78.96 tr 1.78 0.41 0.03 td
DTPA 0.005M
Fly Ash PLTU Nagan Raya 185.00 127.89 10 630.40 423.80 36.38 1.93 0.41 0.49 0.00 tr tr
Bottom Ash PLTU Nagan Raya 20.00 5.35 8 852.60 841.20 15.74 tr 0.28 0.67 tr tr tr
Fly Ash PT. Pupuk Kaltim 62.50 186.04 tr 2 124.80 132.96 71.77 0.16 1.50 0.25 tr td
Asam Sitrat (2%)
Fly Ash PLTU Nagan Raya 387.50 273.41 11 630.00 13 800.00 2 090.98 368.82 4.38 5.81 0.37 tr td
Bottom Ash PLTU Nagan Raya 122.50 110.02 8 936.80 3 990.00 1 274.90 95.80 0.30 1.33 1.34 0.01 td
10 10
mirip dengan pH yang dihasilkan asam sitrat (2%). Jika P tersedia dalam suasana tersebut, maka seharusnya unsur K, Na, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn dan Mn pun juga diserap tanaman dalam suasana yang sama.
Kelarutan unsur logam dalam asam dan basa akan berbeda. Dalam larutan yang bersifat basa, unsur logam akan mengendap. Hal ini dikarenakan unsur logam tersebut akan berikatan dengan -OH. Unsur Ca dan Mg dalam larutan asam sitrat akan mengendap.
Sebagian besar dari hasil uji kelarutan unsur hara makro dan mikro yang terkandung dalam fly ash dan bottom ash PLTU Nagan Raya, Aceh terlihat bahwa
fly ash memiliki konsentrasi unsur hara lebih tinggi dibandingkan bottom ash. Hal
ini dapat disebabkan oleh pembakaran fly ash terjadi lebih sempurna dibandingkan bottom ash dan juga ukuran fly ash lebih halus di bandingkan
bottom ash.
Berdasarkan hasil uji kelarutan unsur hara makro dan mikro yang terkandung dalam fly ash dan bottom ash PLTU Nagan Raya, Aceh dan fly ash PT. Pupuk Kaltim, secara umum terlihat bahwa unsur Ca dan Mg merupakan unsur yang terlarut dalam jumlah yang relatif besar kemudian disusul oleh K, Na, Fe dan Mn. Selain itu juga terdapat unsur Cu, Zn, Pb dan Cd dalam konsentrasi yang rendah. Konsentrasi unsur Pb dan Cd yang terlarut masih berada di bawah batas konsentrasi yang diperbolehkan sehingga tidak berbahaya bagi lingkungan.
KESIMPULAN
Dari hasil penelitian terlihat bahwa :1. Fly ash dan bottom ash tidak dapat diklasifikasikan sebagai limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun).
2. Karakteristik fly ash dan bottom ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh dan fly ash dari PT. Pupuk Kaltim ialah berbeda, tergantung sumber batubara yang digunakan dan kondisi pembakarannya.
3. Fly ash dan bottom ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh dan fly ash dari PT. Pupuk Kaltim memiliki peluang yang sama untuk dimanfaatkan dalam bidang pertanian.
11
REKOMENDASI PEMANFAATAN FLY ASH
DAN BOTTOM ASH
Berdasarkan hasil penelitian terlihat bahwa fly ash dan bottom ash dari PLTU Nagan Raya, Aceh dan fly ash dari PT. Pupuk Kaltim mengandung unsur hara seperti K, Na, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn , dan Mn yang dibutuhkan oleh tanaman sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan amelioran, campuran dalam media tanam, bahan untuk reklamasi lahan bekas tambang, dan sebagai bahan campuran pada pembuatan pupuk untuk meningkatkan kualitas pupuk. Akan tetapi untuk memanfaatkan fly ash dan bottom ash tersebut diperlukan penelitian yang lebih lanjut tentang cara dan jumlah/dosis fly ash dan bottom ash yang tepat untuk digunakan.
Mengingat kualitas kimia dari berbagai fly ash dan bottom ash berbeda-beda maka untuk tujuan penggunaan sebagai bahan amelioran perlu terlebih dahulu dilakukan uji keefektifan bahan tersebut pada tanah dengan melalui teknik inkubasi tanah dengan pemberian fly ash dan bottom ash.
DAFTAR PUSTAKA
Bricka RM, Holmes TT, Cullinane MJ. 1992. A Comparative Evalution of Two Extraction Prosedures: The TCLP and The EP. Technical Report EL-92-33, U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS.
Haering KC, Daniels WL. 1991. Fly ash: Characteristics and use in mined land reclamation - a literature review. Virginia Coal & Energi Journal 3: 33-46. Haynes, RJ. 2009. Reclamation and revegetation of fly ash disposal sites –
challenges and research needs. Journal of Environmental Management 90: 43-53.
Iskandar, Suwardi, Ramadina EFR. 2008. Pemanfaatan bahan amelioran abu terbang pada lingkungan tanah gambut: (I) Pelepasan hara makro. Jurnal
Tanah Indonesia 1: 1-6.
Jala S, Goyal D. 2006. Fly ash as a soil ameliorant for improving crop production-a review. Bioresource Technology 97: 1136-1147.
Mahale NK, Patil SD, Sarode DB, Attarde SB. 2012. Effect of fly ash as an admixture in agriculture and the study of heavy metal accumulation in wheat (triticum aestivum), mung bean (vigna radiata), and urad beans (vigna mungo).
Journal of Environmental Study 21: 1713-1719.
Pathan SM, Colmer TD, Aylmore LAG. 2003. Properties of several fly ash materials in relation to use as soil amendments. J. Environ. Qual 32: 687-693.
12 12
LAMPIRAN
Lampiran 1 Metode Uji TCLP Logam29 Lampiran 2 Sertifikat Hasil Uji TCLP Logam
30 30
RIWAYAT HIDUP
Penulis bernama lengkap Melisa, dilahirkan di Meulaboh pada tanggal 5 Desember 1990 dan merupakan anak sulung dari tiga bersaudara pasangan Bapak Arsyad, SE dan Ibu Husnidar.
Penulis memulai pendidikan formal di SD Negeri 27 Meulaboh pada tahun 1997 hingga tahun 2003. Setelah lulus SD, penulis melanjutkan pendidikan di SLTP Negeri 3 Meulaboh dan menyelesaikan pendidikan pada tahun 2006. Kemudian penulis melanjutkan pendidikan di SMA Negeri 4 Wira Bangsa Meulaboh dan menyelesaikan pendidikan pada tahun 2009. Selanjutnya pada tahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif mengikuti organisasi dan kepanitian berbasis kekeluargaan yaitu OMDA IMTR bagi masyarakat Aceh yang tinggal di Bogor Divisi Infokom (2010-2011), Wakil Ketua Koordinator Divisi Kesekretariatan Pekan Ilmiah Mahasiswa Ilmu Tanah Nasional (PILMITANAS) 2011. Selain itu, penulis pernah mengikuti Program Kreativitas Mahasiswa bidang Penelitian (PKM-P) DIKTI 2010 dan 2011. Penulis pun menjadi penerima beasiswa PPA/BBM dari DIKTI pada tahun 2012.
