Bab IV. Pemanfaatan Fly Ash Dan Bottom Ash
4.3. Pemanfaatan FABA
4.3.1 Persiapan p emanfaatan
Pemanfaatan FABA di area pertambangan dapat merupakan bagian dari kegiatan reklamasi. Oleh karena itu, kegiatan pemanfaatan FABA ini harus masuk dalam rencana reklamasi. Rencana reklamasi wajib disusun pada awal kegiatan, baik tahap eksplorasi maupun tahap operasi produksi. Acuan penyusunan dokumen adalah Lampiran V Kepmen ESDM No 1827K/30/MEM/2018.
Rencana reklamasi disusun dengan mempertimbangkan rencana penambangan. Ini berarti bahwa reklamasi bisa dilakukan tanpa harus menunggu kegiatan penambangan secara keseluruhan selesai.
Reklamasi bisa dilakukan secara bertahap pada daerah-daerah penimbunan batuan penutup atau daerah terbuka lainnya yang telah dinyatakan selesai disiapkan (misalnya: area penimbunan batuan penutup, dll.) atau tidak akan digunakan lagi (misalnya: jalan akses, lubang bekas tambang, dll.).
Rencana Reklamasi meliputi:
a. tata guna lahan sebelum dan sesudah kegiatan;
b. rencana pembukaan lahan untuk kegiatan yang menyebabkan lahan terganggu;
49 c. program reklamasi yang dapat dilaksanakan dalam bentuk revegetasi dan/atau peruntukan lainnya, dapat berupa: area permukiman; pariwisata; sumber air; atau area pembudidayaan.
d. kriteria keberhasilan reklamasi meliputi standar keberhasilan penatagunaan lahan, revegetasi, pekerjaan sipil, dan penyelesaian akhir; dan
e. rencana biaya reklamasi, yang terdiri dari biaya langsung (penatagunaan lahan; revegetasi; pencegahan dan penanggulangan air asam tambang; dan pekerjaan sipil sesuai peruntukan lahan Pascatambang; atau pemanfaatan lubang bekas tambang (void)) dan biaya tidak langsung (mobilisasi dan demobilisasi alat; perencanaan reklamasi; administrasi dan keuntungan pihak ketiga sebagai pelaksana; dan supervisi).
Dalam hal pelaksanaan kegiatan penambangan secara teknis meninggalkan lubang bekas tambang, maka wajib dibuat rencana pemanfaatan lubang bekas tambang meliputi:
a. stabilisasi lereng;
b. pengamanan lubang bekas tambang (void);
c. pemulihan dan pemantauan kualitas air serta pengelolaan air dalam lubang bekas tambang (void) sesuai dengan peruntukannya; dan
d. pemeliharaan lubang bekas tambang (void).
Theory of change
Persiapan pemanfaatan FABA perlu disusun dengan jelas agar rencana pemanfaatan dapat terlaksana dengan baik dan memberikan dampak yang positif sebesar-besarnya bagi berbagai aspek. Salah satu cara yang umum dilakukan adalah dengan menyusun Teori Perubahan (Theory of Change), seperti ditunjukkan pada Gambar 23.
Cara ini dilakukan untuk memetakan masalah/kebutuhan yang dihadapi, inisiatif apa yang perlu dilakukan, pelaksanaan kegiatan, produk nyata yang akan didapatkan, perubahan yang dihasilkan, dan efek atau dampak jangka panjang yang diharapkan terjadi.
Dalam hal pemanfatan FABA di pertambangan, contoh dari Teori Perubahan yang dapat disusun adalah seperti ditunjukkan pada Tabel 11.
Gambar 23. Skema penyusunan rencana kegiatan
(Sumber: https://360impact.ch/en/sdgs-and-impact/ - dengan modifikasi)
Tabel 11. Contoh penyusunan Teori Perubahan pemanfaatan FABA
No. Langkah Deskripsi
1 Masalah/Kebutuhan Timbulan FABA dari PLTU dan terbentuknya air asam tambang di area pertambangan 2 Masukan Pengurangan timbulan FABA dan pencegahan
pembentukan air asam tambang 3 Kegiatan Pemanfaatan FABA sebagai bahan baku
penutup batuan asam
4 Luaran Berkurangnya tumpukan FABA di PLTU Area penimbunan batuan asam yang tertutup oleh FABA
5 Hasil Tata graha (housekeeping) yang baik di area sumber FABA
Tidak terjadi air asam tambang
6 Dampak Kualitas lingkungan yang baik di area PLTU dan perairan area tambang
51 Analisa risiko
Risiko/manfaat lingkungan adalah suatu faktor atau proses dalam lingkungan yang mempunyai kemungkinan (probabilitas) tertentu untuk mengakibatkan konsekuensi yang merugikan/menguntungkan kepada manusia dan lingkungannya. Baik resiko maupun manfaat mengandung unsur ketidakpastian. Risiko tidaklah sama dengan biaya yang bersifat pasti, demikian juga manfaat tidaklah sama dengan keuntungan (Kristanto, 2002).
Penilaian Risiko Lingkungan atau Environmental Risk Assessment (ERA) adalah kegiatan penilaian risiko untuk serangkaian kegiatan yang akan dilakukan, yang bisa memberikan dampak terhadap lingkungan hidup. Risiko itu sendiri didefinisikan sebagai “akibat yang kurang menyenangkan (merugikan, membahayakan) dari suatu perbuatan atau tindakan”. Oleh karena itu, ERA perlu dilakukan untuk mengidentifikasi potensi dampak dan upaya pengendaliannya untuk setiap tahap kegiatan.
Proses ERA terdiri dari penyusunan langkah kerja penting secara rinci, identifikasi risiko dari setiap langkah kerja, penilaian risiko, penentuan kontrol risiko, dan penilaian risiko sisa. Biasanya digunakan tabel untuk membantu penyusunan hal tersebut.
Penilaian tingkat risiko dilakukan dengan bantuan matriks risiko, yang ditentukan berdasarkan tingkat konsekuensi/keparahan sebuah dampak (severity) dan tingkat kekerapan/keseringan terjadinya (frequency).
Pilihan pemanfaatan
Secara teknis, rencana pemanfaatan FABA sebagai bahan baku dalam pengelolaan air asam tambang dapat terdiri dari berbagai pilihan, seperti ditunjukkan pada Gambar 24. Terdapat faktor -faktor penting yang harus diperhatikan dari setiap pilihan.
Tabel 12. Contoh matriks penentuan risiko
Kekerapan
1 Rare : dapat terjadi, namun mungkin tidak akan pernah 2 Unlikely : tidak mungkin terjadi dalam kondisi normal 3 Possible : dapat terjadi pada suatu saat
4 Likely : terjadi pada suatu saat
5 Almost certain : terjadi teratur dalam keaadaan normal Konsekuensi
1 Insignificant : tidak signifikan
2 Minor : kecil
3 Significant : signifikan
4 Major : besar
5 Severe : parah Tingkat risiko
Low : Tidak ada kerusakan lingkungan
Medium : Kerusakan lingkungan kecil, perbaikan dilakukan anggaran yang mencukupi
High : Dapat menyebabkan beberapa kerusakan lingkungan dan perlu alokasi sumber-sumber daya
Very high : Dapat menyebabkan kerusakan lingkungan yang besar dan perlu sumber daya yang besar
Extreme : Dapat menyebabkan bencana lingkungan, menyebabkan hukuman, dan perlu sumber daya besar
Insignificant Minor Significant Major Severe
1 2 3 4 5
Almost certain 5 High High Very high Very high Extreme
Likely 4 Medium High High Very high Very high
Possible 3 Medium Medium High High Very high
Unlikely 2 Low Medium Medium High High
Rare 1 Low Low Medium Medium High
Kekerapan Seberapa sering kemungkinan terjadi?
Sebarapa parah jika terjadi?
Konsekuensi
53 Gambar 24. Pilihan fungsi pemanfaatan FABA
Upaya pemanfaatan FABA juga dapat dilakukan dengan menggunakannya sebagai campuran bahan lain. Sebagai contoh, percobaan skala laboratorium pencampuran fly ash dan bahan organik menunjukkan campuran ini efektif untuk mencegah pembentukan air asam tambang, dimana konsumsi oksigen oleh bahan organik di permukaan dapat mengurangi difusi oksigen pada lapisan dibawahnya. Selain itu, peluruhan alkalinitas dari kapur yang terkandung dalam fly ash juga membantu menetralkan air asam yang terbentuk dari material asam dibawahnya (Win, T.S., dkk., 2020).
Berdasarkan lokasi, pilihan pemanfaatan FABA daapa dilakukan baik di bekas lubang tambang maupun area penimbunan, dengan metode dry cover, seperti ditunjukkan pada Gambar 25.
Gambar 25. Pilihan pemanfaatan FABA di lubang bekas tambang dan area penimbunan
Faktor teknis kunci dalam pemanfaatan
Berdasarkan uraian diatas, terdapat paling tidak 2 (dua) faktor teknis kunci dalam upaya pemanfaatan FABA, yaitu permeabilitas dan alkalinitas dari FABA.
Permeabilitas
Hukum Darcy merupakan dasar penting untuk mengetahui kecepatan aliran air dalam media seperti tanah atau batuan lainnya secara kuantitatif. Hukum atau formula Darcy dapat ditulis sbb.:
𝑞 = −𝐾∆ℎ
∆𝑙 = −𝐾𝑑ℎ dimana: 𝑑𝑙
- q (flux) disebut juga laju aliran, mempunyai dimensi sama dengan kecepatan yaitu L/T (panjang/waktu)
- K adalah konduktivitas hidraulik (hydraulic conductivity) mempunyai dimensi L/T (panjang/waktu)
- dh/dl disebut gradien hidraulik – tanpa dimensi
Nilai K dipengaruhi oleh ukuran butiran partikel tanah/material, porositas, berat jenis fluida, dan viskositas fluida, sehingga dinyatakan dalam bentuk matematik K = f (fluida dan sifat-sifat tanah/material). Pengertian K sebagai ‘konduktivitas hidraulik’
sering disamakan dengan pengertian K pada bidang ilmu mekanika tanah yang mengistilahkan K dengan nama ‘koefisien permeabilitas’
55 (Freeze dan Cherry, 1979 dalam Kodoatie, 2012). Pada literatur lain disebutkan juga bahwa ‘permeabilitas tanah/material’ adalah
‘konduktivitas hidraulik tanah/material dalam keadaan jenuh’ (Kunia, U., dkk., 2006). Oleh karena itu, dalam buku ini, yang dimaksud dengan permeabilitas adalah merujuk pada istilah ‘nilai konduktivitas hidraulik’ atau ‘koefisien permeabilitas’ pada kondisi jenuh.
Permeabilitas adalah kemampuan lapisan material untuk dapat meloloskan fluida (air dan udara) melalui ruang pori yang ada dan saling terhubung. Sejumlah faktor yang mempengaruhi nilai permeabilitas dari material adalah sebagai berikut:
1. Ukuran partikel
Semakin besar ukuran partikel, semakin besar permeabilitas. Bottom ash yang didominasi oleh partikel pasir memiliki permeabilitas lebih tinggi dibanding fly ash yang didominasi oleh partikel liat.
2. Luas permukaan partikel
Hal ini terkait dengan ukuran partikel, dimana semakin besar ukuran partikel, semakin kecil luas permukaan total, sehingga permeabilitas semakin besar.
3. Bentuk partikel
Semakin bulat bentuk partikel akan menciptakan permeabilitas semakin besar dibandingkan dengan bentuk pertikel yang bersudut.
Partikel bersudut akan lebih mudah mengisi ruang antar partikel, yang selanjutnya mempengaruhi nilai rasio pori.
4. Rasio pori (void ratio)
Secara umum, semakin kecil rasio pori akan menciptakan permeabilitas semakin kecil. Namun ini tidak berlaku bagi beberapa jenis material.
5. Struktur partikel
Semakin teratur struktur partikel akan menciptakan permeabilitas semakin kecil. Termasuk dalam hal ini adalah posisi terhadap arah aliran air. Jika struktur partikel tegak lurus arah aliran, maka permeabilitas akan semakin kecil karena tertahannya aliran tersebut.
6. Derajat kejenuhan (saturation degree)
Material yang jenuh sebagian karena terisi oleh udara yang terperangkap atau yang terlepas dari pori karena terdesak oleh air
akan mengakibatkan permeabilitas yang kecil. Sebaliknya, material yang jenuh keseluruhannya oleh air akan lebih mudah meloloskan air (artinya permeabilitas semakin besar) karena tidak ada udara yang terperangkap dan menghalangi aliran.
7. Air yang teradsorpsi oleh partikel
Semakin banyak air yang terjerap pada partikel mengakibatkan semakin kecil ruang pori, sehingga permeabilitas semakin kecil.
8. Keberadaan bahan organik
Semakin banyak bahan organik didalam material akan menciptakan permeabilitas yang semakin kecil, karena terhalang/tertutupnya ruang pori oleh bahan organik tersebut.
9. Temperatur dan sifat air
Temperatur dapat mempengaruhi kekentalan air. Semakin tinggi temperatur, kekentalan akan semakin rendah, sehingga permeabilitas semakin tinggi. Demikian juga dengan kemurnian air. Semakin banyak partikel pada air yang merembes akan menciptakan permeabilitas yang semakin kecil.
Ada beberapa metode laboratorium yang dapat digunakan untuk menetapkan konduktivitas hidraulik tanah dalam keadaan jenuh atau permeabilitas, diantaranya (Kunia, U., dkk., 2006): (1) metode tinggi air konstan/constan head method; (2) metode tinggi air konstan di dalam tangki/constan head soil core/tank method; (3) metode tinggi air terjun di dalam tangki/falling head soil core/tank method; dan (4) metode aliran air dalam kondisi kesetimbangan/steady flow soil column method. Pemilihan suatu metode sangat ditentukan oleh berbagai faktor seperti: (1) ketersediaan alat; (2) sifat alami tanah; (3) ketersediaan contoh tanah; dan (4) kemampuan dan pengetahuan dari pelaku percobaan. Nilai konduktivitas hidraulik beberapa jenis material adalah seperti ditunjukkan pada Tabel 13 (Appleo, C.A.J. and Postman, D., 2005).
57 Tabel 13. Nilai konduktivitas hidraulik (K)
Material Nilai K
m/hari cm/detik
Gravel / Kerikil 200 – 2000 0,23 – 2,3
Sand / Pasir 10 – 300 0,0116 – 1,25
Loam / Lempung 0,01 – 10 1,16 x 10-5 – 1,16 x 10-2 Clay / Liat 10-5 – 1 1,16 x 10-8 – 1,16 x 10-3
Dalam hal pemakaian FABA sebagai lapisan penutup, beberapa studi menunjukkan bahwa nilai konduktivitas hidraulik FABA tidak cukup lambat untuk berfungsi sebagai material penutup. Nilai K sebesar 10-
7 cm/dt biasanya digunakan sebagai batasan untuk material penutup (Skousen, J. dan Bhwnbla, D.K., 1998).
Alkalinitas
Selain permeabilitas seperti dijelaskan diatas, faktor lain yang penting untuk menentukan jenis pemanfaatan FABA adalah nilai alkalinitas.
Alkallinitas adalah gambaran kapasitas air untuk menetralkan asam, atau dikenal dengan acid neutralizing capacity (ANC) atau kuantitas anion dalam air yang dapat menetralkan kation hydrogen. Alkalinitas juga diartikan sebagai kapasitas penyangga (buffer capacity) terhadap perubahan pH perairan. Penyusun alkalinitas yang utama adalah anion bikarbonat (HCO3-), karbonat (CO32-), dan hidroksida (OH-) (Effendi, 2003 dalam Bintoro dan Abidin, 2014). Selain itu, alkalinitas juga dapat dihasilkan dari beberapa proses, yaitu peluruhan silikat, peluruhan karbonat, dan peluruhan hidroksid (Lottermoser, 2010).
Mineral silikat adalah sumber utama penetral asam di lingkungan.
Hasil peluruhan silikat akan bereaksi dengan H+, hasil pelarutan kation, dan silicic acid, untuk kemudian membentukan mineral sekunder. Peluruhan silikat dapat terjadi secara kongruen dimana seluruh mineral silikat meluruh dan terlarut, atau terjadi secara nonkongruen dimana mineral silikat berubah menjadi jenis mineral silikat lainnya. Peluruhan non-kongruen adalah yang umum terjadi.
Reaksi kongruen adalah seperti ditunjukkan dibawah:
2MeAlSiO4(s) + H+(aq) + 3H2O → Mex+(aq) + Al3+(aq) + H4SiO4(aq) + 3OH-(aq)
sedangkan reaksi nonkongruen adalah seperti ditunjukkan dibawah:
2MeAlSiO4(s) + 2H+(aq) + H2O → Mex+(aq) + Al2Si2O5(OH)4(s) dimana Me = Ca, Na, K, Mg, Mn atau Fe.
Karena sifat alami dari material pozzolan yang ada didalam FABA yang dapat mengeras, material ini hanya dapat melepaskan alkalinitias dari bagian permukaan. Oleh karena itu, untuk memaksimalkan pelepasan alkalinitas dari FABA, material harus dicampur dengan material yang lebih berongga (porous) seperti bottom ash yang dapat mengurangi pengerasan sehingga alkalinitas dapat dikeluarkan dari bagian dalam lapisan material tersebut (Skousen, J. dan Bhwnbla, D.K., 1998).
Dalam hal rencana pemanfaatan FABA, pengujian alkalintas FABA dapat dilakukan dengan pengujian statik geokimia, seperti yang dijelaskan pada bagian lain pada buku ini.
Penentuan pilihan
Secara fisik, seluruh FABA memiliki karakteristik yang hampir sama, dimana fly ash didominasi oleh material lempung dan liat dan bottom ash didominasi oleh pasir. Sedangkan secara kimia, FABA bisa memiliki karakteristik yang berbeda terutama potensi alkalinitasnya.
Hal ini tergantung dari proses pembakaran yang dilakukan termasuk penggunaan bahan tambahan dalam proses pembakaran seperti kapur.
Oleh karena itu, perbedaan kondisi kimia ini harus menjadi perhatian dan dipastikan melalui pengujian geokimia yang umum diterapkan dalam studi air asam tambang. Jika secara kimia FABA tidak memiliki kemampuan menetralkan, maka pemanfaatan FABA difokuskan pada kemampuan fisiknya, yaitu untuk mencegah masukknya air dan udara kedalam timbunan dan bereaksi dengan batuan asam. Permeabilitas akan berperan penting untuk tujuan tersebut.
Berdasarkan lokasi di area pertambangan, dengan mempertimbangkan potensi masalah pembentukan air asam tambang yang dapat timbul di area lubang bekas tambang dan area
59 penimbunan batuan penutup, maka terdapat pilihan pemanfaatan FABA di area tersebut dengan prinsip utama sbb.:
1. Pada lubang bekas tambang, FABA dapat berfungsi sebagai pengisi lubang, penetral air asam didalamnya (jika ada), dan lapisan penutup batuan PAF yang ditimbun pada lubang tersebut.
2. Pada area penimbunan batuan penutup, FABA berfungsi sebagai material penutup/penudung/pelapis batuan PAF dan/atau penyedia bahan penetral.