F-63
IDENTIFIKASI AIR PERMUKIMAN DAERAH SUMBER BATUBARA
MENGGUNAKAN SPEKTROSKOPI INFRA MERAH DEKAT
Eka Siswanti1, Adita Sutresno1,2, Ferdy S. Rondonuwu1,2
1
Progam Studi Pendidikan Fisika Fakultas Sains dan Matematika
2
Progam Studi Fisika Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana
Jln. Diponegoro No. 52-60 Salatiga
Email: ferdy_sr@yahoo.com
Abstrak
Batubara ialah sumber daya alam yang mempunyai asam yang sangat tinggi, asam yang tinggi tersebut juga mempengaruhi keadaan lingkungan sekitar sumber. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui spektrum serapan air yang mengandung asam dari batubara menggunakan spektroskopi infra merah dekat. Near Infra-Red Spectrocopy adalah sebuah teknik inovatif untuk mengekstraksi informasi kuantitatif dari berbagai macam sampel. Dalam penelitian ini, tiap sampel di pindai sebanyak 3 kali dalam kisaran bilangan gelombang 6600-7500 cm-1, setiap satu kali scan diperoleh 3 data dengan masing - masing data terdapat 1501 titik data. Dari hasil penelitian dan analisa data spektral disimpulkan dengan menggunakan spektroskopi infra merah dekat kita dapat mengidentifikasi air yang asam dan yang tidak asam. Keasaman dalam serapan air dapat mengganggu vibrasi oksigen dan hidrogen pada senyawa air mengalami pergeseran.
Kata kunci: NIRS, air, asam
PENDAHULUAN
Batubara merupakan salah satu bahan galian strategis yang menjadi sumber daya energi yang besar. Batubara berasal dari sisa - sisa tumbuhan yang membusuk dan tertimbun tanah dalam jangka waktu yang lama, kemudian mengalami proses pembatuan.[1] Di dalam batubara mengandung kadar asam yang tinggi, hingga mempengaruhi keadaan lingkungan sekitar sumber daya alam (SDA) tersebut. Permasalahan lingkungan dalam aktivitas pertambangan batubara umumnya terkait dengan Air asam tambang atau Acid Mine Drainage.[2] Permasalahan tersebut akan menjadi perhatian untuk mengetahui kadar asam pada air permukiman sumber batubara.
Dengan pentingnya peningkatan jaminan kualitas air layak konsumsi bagi masyarakat daerah permukiman, Near Infra-Red Spectrocopy (NIRS) telah menjadi alat kuantitatif penting untuk karakterisasi pelarut, karena persiapan sampel yang dibutuhkan minimal, dan analisis data yang cepat.[3] Penelitian ini difokuskan pada analisis air permukiman suatu sumber batubara dengan NIRS. Tujuannya ialah untuk mengetahui spektrum serapan air yang mengandung asam dari batubara. Karakterisasi optik dari air sumur permukiman akan memberikan informasi tentang spektrum absorbansi cahaya mereka dalam inframerah dekat. Spektrum ini dibandingkan dengan air mineral dan air bor batubara untuk melihat perbedaan air yang mengandung asam dan tidak mengandung asam.
Gambar 1. Ikatan atom pada air
Mengetahui kualitas air bersih sangat penting, karena air yang layak konsumsi merupakan faktor yang menjaga agar orang tetap sehat. Namun air tak selalu bersih ada pula yang terkontaminasi, karena sumber air yang tidak terlindungi atau terdapat kandungan lain dalam sumber air tersebut.[4] Lingkungan penghasil batubara, secara otomatis kandungan tanahnya mengandung kadar asam dari batubara. Kadar asam batubara ini akan mengganggu vibrasi tarikan oksigen dengan hidrogen dalam senyawa air di dalamnya.
Karena pentingnya mengetahui kualitas air yang sehat, maka peneliti melakukan indentifikasi air di lingkungan SDA batubara. Tujuan penelitian ini untuk menjadi wawasan dan informasi kepada masyarakat khususnya daerah SDA.
METEDOLOGI Sampel
Sampel yang gunakan ialah air meneral, air sumur permukiman penduduk lingkungan SDA batubara, serta air bor batubara. Untuk sampel air sumur dan air bor batubara diperoleh langsung dari daerah SDA batubara yang berada di Kabupaten Barito Timur, Kalimantan Tengah. Sebelum pengambilan data, air bor batubara diendapkan terlebih dahulu selama 4 hari. Hal ini dilakukan, agar lumpur tanah hasil bor yang bercampur dengan air dapat mengendap seperti gambar 2.
Gambar 2. Air bor batubara yang sudah mengendap
Pada gambar 2 terlihat bahwa lumpur yang berasal dari batubara telah mengendap. Upaya ini dilakukan agar senyawa air tak terganggu oleh lumpur tanah liat yang tercampur.
Pengukuran Menggunakan NIRS
F-65
menggunakan program Matlab. Karena setiap sampel mempunyai 3 data, maka dibuat rata-rata untuk mendapatkan satu data pada tiap sampel air, dalam pengolahan data ini menggunakan beberapa metode diantaranya menggunakan teknik smoothing filter, membuat turunan kedua dari turunan spektrum original yang telah di smoothing dan menorlamisasi grafik turunan kedua.
Smoothing filter berfungsi untuk menghilangkan noise frekuensi tinggi pada grafik. Pada grafik asli akan terlihat puncak lebar tyang saling tumpang tidihnya beberapa puncak, sehingga di buatlah turunan kedua guna menghilangkan baseline dan membuat kumpulan puncak saling terpisah. Sedangkan metode normalisasi yang dilakukan terhadap grafik turunan kedua agar dapat melihat perbedaaan spektum karena adanya vibrasi dari oksigen dan hidrogen.
PEMBAHASAN
Setelah pengukuran dengan NIRS dari 3 sampel di dapat grafik asli seperti gambar 3.
Gambar 3. Spektrum asli dari sampel beserta tanda keterangan. Untuk grafik titik (….) ialah air
sumur permukiman penduduk, garis lurus (-) air mineral dan garis putus - putus (- - -) ialah air bor batubara.
Pada gambar 3 terlihat 3 grafik dari 3 sampel yang telah diukur menggunakan NIRS. Gambar grafik dalam rentang 6500 – 7000 cm-1 grafik berada di lembah dan pada rentang itu di kenal sebagai daerah serapan air berupa spektrum serapan vibrasi oksigen dengan hidrogen. Di gambar 3 terlihat bahwa puncak setiap grafik lebar karena tumpang tindihnya puncak, sehingga terlihat bergeser beberapa wave number (energi). Di antara puncak yang bertumpang tindih tersebut kemungkinan terdapat puncak yang mengandung informasi penting. Maka dibuat turunan kedua yang bertujuan menghilangkan baseline dan membuat kumpulan puncak - puncak saling terpisah. Spektrum air hasil turunan kedua dapat dilihat pada gambar 4.
T
ra
n
s
-Re
fl
ek
ta
n
si
Gambar 4. Spektrum hasil turunan kedua pada wavenumber 6600 - 7500 cm-1.
Dari gambar 4 telah diberi tanda lingkaran putus - putus, dimana puncak spektrum yang diberi tanda tersebut dikenal sebagai daerah senyawa air. Posisi puncak senyawa air pada gambar 3 terlihat bergeser antara grafik satu dengan yang lain. Pergeseran absorbasi pada batubara tampak bergeser secara signifikan. Namun untuk lebih jelasnya, dapat dilihat dengan cara menormalisasikan gambar 4, menjadi seperti gambar 5 berikut :
Gambar 5. Grafik turunan kedua yang telah di normalisasikan dalam rentang energi 7050 –
7300 cm-1
Pada gambar 5 sekilas terlihat hanya 2 grafik saja, sebenarnya terdapat 3 gambar grafik dari 3 data sampel yang telah diambil. Dimana grafik untuk data air meneral dan air sumur permukiman mengalami tumpang tindih. Hal ini disebabkan karena spektrum senyawa air mineral dan air sumur sangat sulit dibedakan, dengan kata lain spektrum serapan berupa vibrasi oksigen dan hidrogen.
F-67
KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat ditarik dari hasil penelitian ini antara lain adalah:
1. Dari hasil pengukuran menggunakan NIRS, ternyata kita dapat mengidentifikasi air asam dengan air tidak asam.
2. Tingkat keasaman air bor batubara menyebabkan gangguan vibrasi oksigen dan hydrogen pada senyawa air, sehingga grafiknya mengalami pergeseran.
SARAN
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat dikemukan saran sebagai berikut :
1. Untuk memudahkan mengidentifikasi serapan oksidan dalam sempel air dengan alat Near
Infra-Red Spectrocopy (NIRS) lebih di sarankan menggunakan penutup reflector yang
mempunyai tinggi kaki reflector yang sangat kecil.
2. Pada saat akan mengkonsumsi air, disarankan masyarakat lebih selektif lagi. Karena air yang mengandung batubara memiliki tingkat keasaman yang tinggi.
DAFTAR PUSTAKA
Sukandarrumidi. 2006. Batubara dan Pemanfaatannya. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.
Sayoga, R. G. 2007. Pengolahan Air Tambang Aspek Penting dalam Pertambangan yang
Berwawasan Lingkungan. Pidato Ilmiah, majelis Guru Besar ITB. Jurusan Teknik
Pertambangan ITB. Bandung
Kuswanti, Puji. 2011. Characterization of Indonesian Treditional Alcoholic Beverages By Near
Infrared Spectroscopy. Skripsi Progam S1 Falkultas Sains dan Matematika. Universitas Kristen
Satya Wacana. Salatiga
Hearlambang, Arie. 2010. Teknologi Penyediaan Air Minum Untuk Keadaan Tanggap Darurat. Pusat Teknologi Lingkungan, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT). Jakarta.
Marganingrum D, Noviardi R. 2010. Pencemaran Air Dan Tanah Kawasan Pertambangan
Batubara di Pt. Berau Coal, Kalimantan Timur. Pusat Penelitian Geoteknologi LIPI. Bandung.
Bokobza,L. 2002. Origin of Near Infrared Absorbtion Band, In: Near Infrared
Spectroscopy-Principels, Instrumentations, Aplication H.W Siesler. Y.Ozaki, S.Kawata,H,M. heise eds. Jhon
Wiley-VCH, Weinheim Germany.P.11
Owen, Anthony J. 1995. Uses of Derivative Spectroscopy. Germany: Agilent Technologies.
Yukihiro Ozaki, W. Fred McClure and Alfred A. Chrysty. 2007. Near Infrared Spectroscopy in
