Bab II. Penambangan Batubara Dan Potensi Dampak Lingkungan
3.2. Karakteristik Fly Ash (FA) dan Bottom Ash (BA)
Komposisi pembakaran batubara menghasilkan 80 - 90 % fly ash (FA) dan 10 - 20 % bottom ash (BA). Menurut SNI 03-6414-2002, FA merupakan limbah hasil pembakaran batu bara pada tungku pembangkit listrik tenaga uap yang berbentuk halus, bundar dan bersifat pozolanik. Sementara menurut ASTM C-618, FA didefinisikan sebagai butiran halus residu pembakaran batubara atau bubuk batu bara.
FA bervariasi mulai yang lebih kecil dari 1 μm (micrometer) sampai yang lebih besar dari 100 μm (beberapa literatur menyebutkan ukuran 0.5 μm – 300 μm), sebagian besar partikel berukuran < 20 μm.
Umumnya hanya sekitar 10 % sampai 30 % ukuran partikel fly ash lebih besar dari 50 μm. Luas permukaan FA umumnya berkisar 300 m²/kg – 500 m²/ kg FA, dengan batas bawah 200 m²/kg dan batas atas 700 m²/kg.
Specific gravity (Gs) FA bervariasi antara 1.6 – 3.1. Pada umumnya specific gravity material FA antara 1.9 – 2.55. Massa jenis FA dalam kondisi kering berkisar 540 – 860 kg/m³, dan dalam kondisi dengan penggetaran dalam kemasan sebesar 1.120 – 1.500 kg/m³.
FA batubara mengandung unsur kimia antara lain silika (SiO2), alumina (Al2O3), fero oksida (Fe2O3) dan kalsium oksida (CaO). Juga mengandung unsur tambahan lain yaitu magnesium oksida (MgO), titanium oksida (TiO2), alkalin (Na2O dan K2O), sulfur trioksida (SO3), pospor oksida (P2O5) dan karbon.
Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat fisik, kimia dan teknis dari FA adalah tipe batubara, kemurnian batubara, tingkat penghancuran, tipe pemanasan dan operasi, metoda penyimpanan dan penimbunan.
Pembakaran batubara lignit dan subbituminous menghasilkan FA dengan kalsium dan magnesium oksida lebih banyak dari pada bituminus, namun memiliki kandungan silika, alumina, dan karbon yang lebih sedikit dari pada bituminous.
Tabel 7. Komposisi oksida abu batubara berdasarkan jenis batubara Komponen
Jenis Batubara Bituminous Sub
Bituminous Lignite
SiO2 (%) 20-60 40-60 15-45
Al2O3 (%) 5-35 20-30 20-25
Fe2O3 (%) 10-40 4-10 4-15
CaO (%) 1-12 5-30 15-40
MgO (%) 0-5 1-6 3-10
SO3 (%) 0-4 0-2 0-10
Na2O (%) 0-4 0-2 0-6
K2O (%) 0-3 0-4 0-4
LOI (%) 0-15 0-3 0-5
Berdasarkan ASTM C.618-86 terdapat beberapa jenis abu batubara berdasarkan pada komposisi elemen makronya, yaitu (ASTM, 1986):
1. abu batubara kelas F dengan kadar Fe tinggi;
2. abu batubara kelas F dengan kadar Fe rendah;
3. abu batubara kelas C dengan kadar CaO tinggi; dan 4. abu batubara kelas menengah
Sedangkan untuk FA, terdapat dua jenis yaitu kelas F dan kelas C. FA kelas F disebut juga low-calcium fly ash, yang tidak mempunyai sifat cementitious dan hanya bersifat pozolanic. Sedangkan FA kelas C disebut juga high-calcium fly ash karena kandungan CaO yang cukup tinggi, lebih tinggi dari kelas F. FA tipe C mempunyai sifat cementitious selain juga sifat pozzolan. Bersifat cementitious artinya jika terkena air atau lembab akan berhidrasi dan mengeras dalam waktu sekitar 45 menit.
41 Berdasarkan ASTM C 618 yang menjadi referensi SNI 2460:2014, persyaratan kimia dan fisika abu terbang dapat dilihat pada Tabel 8.
Tabel 8. Karakteristik kimia dan fisika abu terbang
Persyaratan Kelas F Kelas C
Sifat Kimia
SiO2 + Al2O3 + Fe2O3, min% 70,0 50,0
SO3, maks% 5,0 5,0
Kadar air, maks% 3,0 3,0
Hilang pijar (LOI), maks% 6,0 6,0
CaO, % <10* >10**
C, % 5-10 2
Sifat Fisika
Kehalusan/Fineness, maks% 34 34
Indeks Kuat Tekan
• Dengan portland cement, 7 hari, min% 75 75
• Dengan portland cement, 28 hari, min% 75 75
Kebutuhan air, maks% control 105 105
Soundness, autoclave expansion atau kontraksi, maks% 0,8 0,8 Persyaratan keseragaman
Berat jenis, maks% variasi dari rata-rata 5,00 5,00 Persentase tertahan pada saringan 45 µm (No. 325),
maks % variasi dari rata-rata 5 5
Sumber: ASTM C 618, 2005
* dihasilkan dari pembakaran anthracite atau bitumen batubara (bitumminous).
**dihasilkan dari pembakaran lignite atau sub-bitumen batubara (batubara muda/sub- bitumminous).
FA memiliki sifat yang unik sebagai bahan rekayasa. Beberapa sifat teknik FA yang menjadi perhatian khusus ketika FA digunakan sebagai tanggul jalan raya atau bahan pengisi adalah hubungan densitas kelembabannya, distribusi ukuran partikel, kekuatan geser, dan permeabilitas. FA dalam pemanfaatan ini harus ditimbun dan dikondisikan pada kadar air optimum untuk memastikan material tidak terlalu kering dan berdebu atau terlalu basah. Ketika FA berada pada atau mendekati kadar air optimumnya, ia dapat dipadatkan hingga kepadatan maksimumnya dan akan bekerja dengan cara yang setara dengan tanah yang dipadatkan dengan baik (Rai, A.K., Paul, B., dan Singh, G., 2010).
Bottom Ash (BA) atau abu dasar adalah sisa proses pembakaran batubara yang mempunyai ukuran partikel lebih besar dan lebih berat dibanding FA, sehingga akan jatuh pada dasar tungku pembakaran (boiler). Berdasarkan jenis tungkunya, abu dasar batubara dikategorikan menjadi dry bottom ash dan wet bottom ash/boiler slag.
Sifat BA sangat bervariasi tergantung jenis batubara dan system pembakarannya. Sifat fisik BA berdasarkan bentuk, warna, tampilan, berat jenis spesifik, berat unit kering dan penyerapan adalah seperti ditunjukkan pada Tabel 9. Komposisi kimia dari BA sebagian besar tersusun dari unsur unsur Si, Al, Fe, Ca serta Mg, S, Na dan lainnya.
Tabel 9. Sifat fisik bottom ash
No. Sifat fisik Basah Kering
1 Bentuk Angular/bersiku Berbutir kecil/granular
2 Warna Hitam Abu-abu gelap
3 Tampilan Keras, mengkilap Seperti pasir halus, sangat berpori 4 Ukuran No. 4 (90 – 100%) 1,5 – ¾ inch (100%) 5 % lolos ayakan No. 10 (40 – 60%)
No. 40 (< 10%) No. 200 (< 5%)
No. 4 (50 – 90%) No. 10 (10 – 60%)
No. 40 (0 – 10%) 6 Berat jenis
spesifik
2,3 – 2,9 2,1 – 2,7
7 Berat unit kering 960 – 1440 kg/m3 720 – 1600 kg/m3
8 Penyerapan 0,3 – 1,1% 0,8 – 2%
Hasil uji karakteristik terhadap FABA yang dilakukan oleh KLHK (2021) adalah seperti ditunjukkan pada Tabel 10. Selain hasil tersebut, data hasil pengujian yang dilakukan oleh PLTU disimpulkan sebagai berikut (KLHK, 2021):
1. Hasil uji TCLP terhadap limbah FABA dari 19 unit PLTU dengan hasil uji semua parameter memenuhi Baku Mutu Lampiran III PP 101 Tahun 2014/Lampiran XI PP 22 Tahun 2021.
2. Hasil Uji LD50 dari 19 unit PLTU dengan nilai LD50 > 5000mg/
kg berat badan hewan uji.
43 3. Kajian Human Healt Risk Assessment (HHRA) yang pernah
dilakukan oleh PLTU PT. PJB UP Paiton 1 dan 2, dengan hasil:
- Tidak ada parameter yang melebihi Toxicity Reference Value (TRV) yang ditentukan oleh Kementerian Tenaga Kerja Indonesia seperti yang diatur dalam Permen Tenaga Kerja No.
5 Tahun 2018.
Tabel 10. Hasil uji karakteristik terhadap FABA No Uji karakteristik Fly ash Bottom ash
1 Mudah menyala Tidak mudah menyala (>140oF)
Tidak mudah menyala (>140oF)
2 Mudah meledak Tidak mudah meledak Tidak mudah meledak 3 Reaktif Sianida: tidak reaktif
Sulfida: tidak reaktif
Sianida: tidak reaktif Sulfida: tidak reaktif 4 Korosif Tidak korosif (pH: 10
- 11)
Tidak korosif (pH: 8 - 9) 5 TCLP untuk 16
Parameter anorganik, 6 parameter anion, 36 parameter organik, 8 parameter pestisida, dan 6 parameter tambahan
Memenuhi baku mutu Lampiran I Permen LHK P.10 tahun 2020
Memenuhi baku mutu Lampiran I Permen LHK P.10 tahun 2020
6 Total konsentrasi logam berat untuk 16 parameter
Memenuhi baku mutu Lampiran II Permen LHK P.10 tahun 2020
Memenuhi baku mutu Lampiran II Permen LHK P.10 tahun 2020
7 Lethal Dose-50 / LD50
Nilai > 5000 kg/BB hewan uji
Nilai > 5000 kg/BB hewan uji
Sumber: KLHK, 2021
Catatan: Pengujian dilakukan sebelum terbit PermenLHK No. 6 tahun 2021 tentang Tata Cara dan Persyaratan Pengelolaan Limbah B3, sehingga acuan pengujian masih menggunakan PermenLHK No. P.10 tahun 2020 tentang Tata Cara Uji Karakteristik dan Penetapan Status Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun. Secara substansi, tidak ada perubahan pada metode uji dan nilai batas ditetapkan pada peraturan yang terbaru.
45