Solidifikasi Stabilisasi Limbah Tailing yang Mengandung Merkuri (Hg) dari Pertambangan Emas Sebagai Campuran Dalam Pembuatan Concrete (Beton)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 PERTAMBANGAN EMAS

Pertambangan adalah salah satu jenis kegiatan yang melakukan ekstraksi mineral dan bahan tambang lainnya dari bumi, salah satunya adalah pertambangan emas. Pertambangan emas selain dikelola oleh perusahaan juga banyak dijumpai pertambangan emas tanpa izin (PETI). Pertambangan tanpa izin ini biasa dilakukan masyarakat setempat. Kegiatan pertambangan ini dilakukan secara tradisional, yang biasanya dilakukan oleh masyarakat di tepi sungai dengan cara mendulang [10]. Biji-biji emas hasil dulang biasanya dibersihkan dengan proses amalgamasi [20].

Proses selanjutnya untuk mendapatkan biji emas dari campuran batuan dilakukan proses amalgamasi dengan menggunakan merkuri. Limbah proses amalgamasi tersebut biasanya dibuang ke sungai atau ditumpuk di daerah pemprosesan sehingga dapat mencemari lingkungan. Data Badan Pengelolaan

dan Pelestarian Lingkungan Hidup tahun 2002, melaporkan bahwa setiap tahun diperkirakan 10 ton Hg sisa penambangan emas tradisional di buang ke

lingkungan sekitar.

2.2 PENGOLAHAN EMAS CARA AMALGAMASI

dapat diperoleh lagi air raksanya untuk dapat dipergunakan kembali.

Sementara Au-Hg tetap tertinggal di dalam retort sebagai logam.

Metode yang digunakan oleh para pengolah bijih emas adalah metode langsung. Dalam metode ini semua material (bijih emas, media giling, kapur tohor, air, air raksa) dimasukkan secara bersama-sama pada awal proses, sehingga proses penghalusan bijih emas dan pengikatan emas oleh air raksa terjadi secara bersamaan. Metode amalgamasi cara langsung ini kurang efektif dengan beberapa alasan yaitu memerlukan jumlah air raksa relatif lebih banyak, air raksa yang digunakan cepat rusak menjadi butir-butir kecil

(flouring) , sehingga daya ikat air raksa terhadap emas kurang, dan butir-butir air raksa yang kecil mudah terbuang bersama ampas sewaktu dilakukan pendulangan memisahkan ampas dengan amalgam. Akibatnya, metode ini menghadapi dua permasalahan utama yaitu perolehan emas yang rendah dan kehilangan air raksa yang cukup tinggi. Perolehan emas dalam metode amalgamasi jarang melebihi 85 % [20]. Untuk tambang rakyat yang menggunakan metode amalgamasi cara langsung perolehan emasnya lebih rendah dari 85 %. Ini mengakibatkan terjadinya pemborosan sumber daya

mineral karena hanya bijih emas kadar tinggi saja yang diolah, sementara ampas (tailing) sebagai sisa pengolahan yang masih mengandung emas dibuang dan dalam jumlah yang cukup banyak.

2.3 TAILING

Tabel 2.1 Kandungan Logam Berat pada Tailing Dari Salah Satu Perusahaan

Pengolahan Biji Emas [13]

No Logam Berat Rumus kimia Kandungan

(mg/kg)

mencemari lingkungan apabila dibuang secara tidak benar (sembarangan). Fakta yang terjadi di lapangan menunjukkan bahwa pencemaran lingkungan karena pembuangan limbah tailing bijih emas secara tidak benar (sembarangan) masih banyak terjadi di beberapa lokasi pengolahan bijih emas. Hal ini diindikasikan dengan tingginya kandungan Hg dan logam berat lainnya yang terdapat dalam air sungai di sekitar lokasi pengolahan bijih emas.

2.4 DAMPAK NEGATIF MERKURI

binatang dan estetika. Efek lainnya, yaitu terhadap kesehatan manusia secara

umum yang dapat berupa sakit (akut dan kronis), terganggunya fungsi fisiologis (syaraf, paru, kemampuan sensorik), iritasi sensorik serta penimbunan bahan bahaya pada tubuh.

Gambar 2.1. Proses pencampuran merkuri [14]

Orang-orang yang mempunyai potensial terkena kandungan Hg diantaranya pekerja pabrik/penambang emas yang menggunakan Hg, janin bayi dan anak-anak (Metil merkuri) dapat menembus placenta, sistem syaraf

sensitif terhadap keracunan Hg. Efek toksisitas merkuri terutama pada susunan saraf pusat (SSP) dan ginjal, dimana merkuri terakumulasi yang dapat menyebabkan kerusakan SSP dan ginjal antara lain tremor, kehilangan daya ingat [16].

Berbagai penyakit pada manusia yang disebabkan oleh merkuri adalah : 1. Toksisitas yaitu penyakit gangguan sistem pencernaan dan sistem syaraf

yang disebabkan kontak langsung dengan merkuri. Biasanya penderita akan terasa tidak nyaman, kesakitan, bahkan kematian.

3. Wanita hamil yang terpapar alkil merkuri bisa menyebabkan kerusakan

pada otak janin sehingga mengakibatkan kecacatan pada bayi yang dilahirkan.

4. Garam merkuri anorganik bisa mengakibatkan presipitasi protein, merusak mukosa saluran pencernaan, merusak membran ginjal maupun membran filterglomerulus.

5. Merkuri juga menyebabkan penyakit kulit seperti gatal-gatal bahkan kanker kulit.

Berdasarkan uraian diatas bahwa penggunaan merkuri pada penambangan emas tidak hanya merugikan kepada pekerja tambang tersebut, namun juga berdampak kepada alam dan masyarakat sekitar penambangan [16].

2.5 SOLIDIFIKASI/STABILISASI

Dua hal penting yang berkaitan dengan pencemaran tanah oleh logam berat seperti merkuri adalah mobilitas dan pelepasan logam berat ke dalam tanah. Mobilitas logam berat berkaitan dengan gerakan senyawa-senyawa berbahaya dalam tanah ke aliran air tanah dan efeknya bila terjadi kontak

dengan material biologi. Pelepasan logam berat berkaitan dengan efek kontak fisik dengan kontaminan, termasuk kemungkinan masuknya kontaminan ke dalam material. Salah satu pengolahan limbah logam berat seperti merkuri dapat diatasi dengan proses stabilisasi/solidifikasi

Stabilisasi/solidifikasi (S/S) adalah proses yang melibatkan pencampuran limbah dengan zat pengikat untuk mengurangi pelepasan kontaminan baik secara fisik maupun kimia dan mengkonversi atau mengubah limbah berbahaya ke dalam bentuk yang bersahabat dengan lingkungan untuk keperluan konstruksi atau penimbunan tanah [4]. Proses S/S telah digunakan dalam penanganan limbah lebih dari 20 tahun, dan beberapa istilah diberikan pada langkah penanganan yang berbeda yang termasuk dalam proses S/S. 1. Limbah berbahaya adalah limbah yang dapat meningkatkan tingkat

dengan benar. Badan Perlindungan Lingkungan (EPA, Environmental

Protection Agency) mendefinisikan limbah sebagai hasil proses produksiyang memenuhi salah satu atau lebih karakteristik, yaitu mudah terbakar, korosif, reaktif dan toksik. Prosedur Peluluhan Karakteristik Toksisitas TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure) merupakan uji untuk limbah beracun. Proses S/S biasanya dipakai untuk menguji limbah beracun [9].

2. Solidifikasi adalah suatu penanganan yang menghasilkan padatan limbah yang memiliki identitas struktural yang tinggi. Proses solidifikasi menyebabkan kontaminan tidak dapat berinteraksi dengan reagen solidifikasi. Hal ini terjadi karena secara mekanik, kontaminan dikunci atau dijebak dalam padatan yang terbentuk dari proses solidifikasi. 3. Stabilisasi adalah suatu teknik yang didesain untuk meminimalkan

mobilitas atau kelarutan kontaminan baik dengan atau tanpa terjadi perubahan sifat fisik dari limbah. Proses stabilisasi biasanya melibatkan penambahan material ke dalam limbah berbahaya dan menciptakan produk yang lebih tidak berbahaya.

4. Pengikat (binder), biasanya semen atau material seperti semen, atau resin yang digunakan untuk mengikat partikel secara bersama-sama. Penambahan air atau bahan aditif lain sangat dimungkinkan. Pengikat akan menciptakan bentuk limbah yang terstabilkan. Semen Portland merupakan pengikat yang paling umum digunakan dalam proses S/S. 5. Bahan aditif adalah material yang ditambahkan ke dalam binder untuk

meningkatkan keberhasilan proses S/S. Bahan aditif, seperti silika dapat memperlambat proses pengerasan, lempung dapat meningkatkan ketahanan terhadap air atau kontaminan, dan surfaktan dapat meningkatkan penyatuan senyawa organik. Bahan aditif biasanya ditambahkan hanya dalam jumlah kecil.

2.6 TUJUAN PROSES SOLIDIFIKASI/STABILISASI

1. Menurunkan mobilitas atau kelarutan kontaminan.

2. Meningkatkan penanganan dan karakteristik fisik limbah dengan cara menciptakan suatu matrik padatan yang tidak bebas air.

3. Menurunkan luas muka limbah dengan cara mentransfer kontaminan yang mungkin terdapat dalam padatan limbah.

Untuk mengetahui keberhasilan tujuan dari proses S/S dilakukan dengan cara melakukan uji standard dan uji termodifikasi. Tiga hal yang umumnya dilakukan dalam pengujian proses S/S adalah [15] :

1. Fisik, mencakup kelembaban, kerapatan, kepadatan, kekuatan dan daya tahan.

2. Kimiawi, mencakup pH, reaksi redoks, kapasitas penetralan asam, kebasaan, dan kandungan senyawa organik.

3. Peluluhan, mencakup TCLP, prosedur ekstraksi bertingkat, peluluhan dinamis prosedur peluluhan pengendapan asam sintetis (SPLP, Synthetic

Acid Precipitation Leaching Procedure) dan ekstraksi berurutan.

Penanganan dengan proses S/S dikatakan berhasil bila dihasilkan produk limbah yang kuat dan tahan lama yang tidak akan meluluhkan logam dalam

jangka waktu pendek maupun panjang. Bentuk limbah yang tidak kuat dan padat akan mudah berkurang seiring dengan berjalannya waktu, mudah hancur menjadi bagian-bagian yang lebih kecil, sehingga akan meningkatkan resiko peluluhan. Bentuk limbah harus tahan lama dalam lingkungan yang selalu berubah dan mempunyai tingkat ketahanan terhadap siklus kering/basah dan pembekuan/pencairan.

2.7 BETON

Selain tahan terhadap serangan api, beton juga tahan terhadap serangan korosi

[18].

Beton mempunyai beberapa kelebihan, antara lain yaitu [18] : 1. Dapat dengan mudah dibentuk sesuai dengan kebutuhan konstruksi. 2. Mampu memikul beban yang berat.

3. Tahan terhadap temperatur yang tinggi.

4. Nilai kekuatan dan daya tahan (durability) beton adalah relatif tinggi. 5. Biaya pemeliharaan yang kecil.

Selain kelebihan, beton juga mempunyai beberapa kekurangan antara lain yaitu [18] :

1. Bentuk yang telah dibuat sulit untuk dirubah.

2. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi. 3. Kekuatan tarik beton relatif rendah.

4. Daya pantul suara yang besar.

2.7.1. Material Penyusun Beton

1. Agregat

Agregat ialah butiran mineral alami yang berfungsi sebagai bahan pengisi dalam campuran mortar atau beton. Agregat ini kira-kira menempati sebanyak 78 % volume mortar atau beton. Walaupun hanya sebagai bahan pengisi akan tetapi agregat sangat berpengaruh terhadap sifat-sifat mortar/betonnya sehingga pemilihan agregat merupakan suatu bagian penting dalam pembuatan mortar/beton. Seperti dengan alternatif pemanfaatan pecahan beton yang terbakar sebagai agregat kasar, karena kondisi pada saat ini agregat mulai berkurang dan harganya melambung tinggi.

2. Semen Portland

Semen portland atau biasa disebut semen adalah bahan pengikat hidrolis berupa bubuk halus yang dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker (bahan ini tertuma terdiri dari silika-silika kalsium yang bersifat hidrolis), dengan batu gips sebagai bahan tambahan [18].

Semen portland yang digunakan di Indonesia harus memenuhi syarat SII.0013-8 1 atau Standar Uji Bahan Bangunan Indonesia 1986 dan harus memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam standar tersebut (PB. 1989:3.2-8) .

a. Sifat Sifat Semen Portland

Menurut (Samekto dan Candra, 2001) semen portland memiliki beberapa sifat yang diantaranya dijelaskan sebagai berikut:

1) Kehalusan Butir

Pada umumnya semen memiliki kehalusan sedemikian rupa sehingga kurang lebih 80 % dari butirannya dapat menembus ayakan 44 mikron. Makin halus butiran semen, makin cepat pula persenyawaannya. Makin halus butiran semen, maka luas permukaan butir untuk suatu

jumlah berat semen akan semakin menjadi besar. Makin besar luas permukaan butir ini , makin banyak pula air yang dibutuhkan bagi persenyawaannya. Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk menentukan kehalusan butir semen. Cara yang paling sederhana dan mudah dilakukan ialah dengan mengayaknya.

2) Kekekalan Bentuk

Yang dimaksud dengan kekekalan bentuk adalah sifat dari bubur semen yang telah mengeras, dimana bila adukan semen dibuat suatu bentuk tertentu bentuk itu tidak berubah. Buka benda dari adukan semen yang telah mengeras. Apabila benda menunjukkan adanya cacat (retak, melengkung, membesar atau menyusut), berarti semen itu tidak baik atau tidak memiliki sifat tetap bentuk.

3) Kekuatan Semen

merupakan gambaran mengenai daya rekatnya sebagai bahan

perekat/pengikat. Pada umumnya, pengukuran kekuatan daya rekat ini dilakukan dengan menentukan kuat lentur, kuat tarik atau kuat tekan (desak) dari campuran semen dengan pasir.

b. Bahan Penyusun Semen Portland

Bahan utama pembentuk semen portland adalah Kapur (CaO), Silica (SiO3), Alumina (Al2O3), sedikit Magnesia (MgO), dan terkadang sedikit Alkali. Untuk mengontrol komposisinya, terkadang ditambahkan Oksida Besi, sedangkan Gipsum (CaSO4.2H2O) ditambahkan untuk mengatur waktu ikat semen. [18]

Komposisi senyawa utama dan senyawa pembentuk dalam semen portland dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 2.3 Komposisi Senyawa Utama Semen Portland [18]

Nama Kimia Rumus Kimia Persen Berat

Trikalsium Silikat

Dikalsium Silikat

Trikalsium Aluminat

Tetrakalsium Aluminoferit

Gipsum

3CaO.SiO2

2CaO.SiO2

3CaO.Al2O3

4CaO.Al2O3.Fe2O3

CaSO4.2H2O

55

18

10

8

Tabel 2.4 Komposisi Senyawa Pembentuk Semen Portland [18]

Oksida Nama Senyawa Persen Berat

CaO kimiawi semen, membasahi agregat dan memberikan kemudahan dalam pekerjaan beton. Air yang dapat diminum umumnya dapat digunakan sebagai campuran beton. Air yang mengandung senyawa-senyawa yang berbahaya, yang tercemar garam, minyak, gula atau bahan kimia lainnya , bila dipakai

dalam campuran beton akan menurunkan kualitas beton, bahkan dapat mengubah sifat-sifat beton yang dihasilkan [18].

hari tidak boleh kurang dari 90 % jika dibandingkan dengan kekuatan beton

yang menggunakan air standar/suling (PB 1989:9).

Menurut [18], dalam pemakaian air untuk beton itu sebaiknya air memenuhi syarat sebagai berikut:

a. Tidak mengandung lumpur lebih dari 2 gram/liter.

b. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton lebih dari 15 gram.

c. Tidak mengandung khlorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter. d. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter

Kandungan zat-zat tersebut apabila terlalu banyak dapat berpengaruh jelek terhadap beton, antara lain:

a. Mempengaruhi proses reaksi kimia dari semennya.

b. Mempengaruhi lekatan antara pasta semen dan butiran batuan. c. Mengurangi kekuatan atau keawetan beton.

d. Dapat juga membuat beton mengembang, sehingga terjadi retak-retak Secara umum air yang dapat dipakai untuk bahan pencampur beton ialah air yang bila dipakai akan dapat menghasilkan beton dengan kekuatan

lebih dari 90% kekuatan beton yang memakai air suling.

Semakin banyak bahan batuan yang digunakan dalam beton, maka semakin hemat penggunaan semen Portland sehingga semakin murah harganya. Tentu saja dalam penggunaan agregat tersebut ada batasnya, sebab pasta semen diperlukan untuk pelekatan butir-butir dalam pengisian rongga-rongga halus dalam beton. Karena bahan batuan tidak susut, maka susut pengerasan hanya disebabkan oleh adanya pengerasan pasta semen. Semakin banyak agregat, semakin berkurang susut pengerasan betonnya. Gradasi yang baik pada agregat dapat menghasilkan beton yang padat sehingga volume rongga berkurang dan penggunaan semen Portland berkurang pula. Susunan beton yang padat dapat menghasilkan beton dengan kekuatan yang besar.

4. Pengaruh agregat kasar terhadap kualitas beton

Selain kekuatan pasta semen, hal ini yang perlu menjadi perhatian adalah agregat. Seperti yang telah dijelaskan, proporsi campuran agregat dalam beton 70-80 %, sehingga pengaruh agregat akan menjadi besar, baik dari sisi ekonomi maupun dari sisi tekniknya. Semakin baik mutu agregat yang digunakan, secara linier dan tidak langsung akan menyebabkan mutu beton menjadi baik, begitu juga sebaliknya.

Agregat yang digunakan dalam beton berfungsi sebagai bahan pengisi, namun karena prosentase agregat yang besar dalam volume campuran, maka agregat memberikan kontribusi terhadap kekuatan beton [18].

Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan beton terhadap agregat adalah sebagai berikut [18] :

a. Perbandingan agregat dan semen campuran. b. Kekuatan agregat

c. Bentuk dan ukuran d. Tekstur permukaan

e. Gradasi f. Reaksi kimia