RSS

Tag Archives: proses sedimentasi

Zeolite

1.  PENDAHULUAN

Zeolit alam merupakan senyawa alumina-silikat terhidrasi yang secara fisik dan kimia memiliki daya sebagai bahan penyerap (adsorpsi), penukar kation, dan katalis.

Di Indonesia, zeolit baru sekitar 10 tahun dikenal untuk diusahakan dan dimanfaatkan. Untuk itu, penelitian dan pengembangan ter-hadap mineral zeolit untuk ber-bagai keperluan masih berlanjut. Di negara Eropa, Amerika Serikat, dan Jepang, zeolit telah digunakan secara luas di sektor pertanian, peternakan, perikanan, industri manufaktur, dan konstruksi.

2.  GEOLOGI

2.1.     Mula Jadi

Mineral-mineral yang termasuk dalam grup zeolit pada umumnya dijumpai dalam batuan tufa yang terbentuk dari hasil sedimentasi debu vulkanik setelah mengalami proses alterasi.

Secara geologi, endapan zeolit terbentuk karena proses sedimentasi debu vulkanik pada lingkungan danau yang bersifat alkali (air asin), proses disgenetik (metamorfosa tingkat rendah), dan proses didrotermal.

a. Endapan sedimen vulkanik

Endapan jenis ini dicirikan oleh zona mineralogi secara lateral akibat perubahan komposisi air danau, yaitu mulai dari indikasi debu vulkanik yang tidak teralterasi dan tersingkap pada batas cekungan danau, diikuti oleh zona zeolit non-analsimik, dan akhirnya terbentuk zona natrium felspar ditengah cekungan. Strukturnya sangat sederhana, dengan ketebalan hingga beberapa meter. Daerah penyebaran cukup luas dan mempunyai konsentrasi tinggi untuk jenis mineral zeolit tertentu.

Secara umum, dijumpai di daerah yang bersifat asam dan kering, yang terdapat mineral klinoptilolit, erionit, khabazit, dan fillipsit.

b. Endapan Zeolit yang Berasal dari Hasil alterasi Air Tanah

Endapan jenis ini dicirikan oleh lapisan tufa zeolitik yang tebal. Zona zeolitik yang terbentuk lebih bersifat vertical disebabkan oleh perubahan komposisi kimia sebagai akibat dari reaksi air tanah.

Ketebalan endapan ini dapat mencapai ratusan meter. Mineral yang pada umumnya dijumpai adalah klinoptilolit dan mordenit.

c. Endapan Zeolit Jenis Diagenetik

Endapan jenis ini dicirikan oleh perlapisan sampai ratusan meter dengan pola sebaran sangat luas, namun kandungan mineral zeolit sangat rendah.

Ciri lain jenis endapan ini adalah struktur geologi yang komplek, sebagai akibat proses tektonik. Endapan zeolit ini mengandung mineral heulandit dan laumontit.

d. Endapan Zeolit Hidrothermal

Endapan zeolit jenis ini dicirikan oleh zona mineralisasi klinoptilolit dan morderit pada daerah intrusi yang terdangkal dan terdingin.

Meskipun endapan zeolit jenis ini mempunyai kadar yang tinggi, keterdapatannya di alam sangat terbatas, sehingga kurang begitu ekonomis untuk ditambang.

2.2 Mineralogi

Zeolit alam merupakan senyawa alumino-silikat terhidrasi, dengan unsur untama yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah. Senyawa ini berstruktur tiga dimensi dan mempunyai pori yang dapat diisi oleh molekul air. Rumus empiris zeolit alam adalah :

M2/nO.Al2O3. x (SiO2).yH2O; dengan

M     : kation alkali atau alkali tanah,

n      : valensi kation,

x      : suatu harga dari 2 – 10

y      : suatu harga dari 2 – 7

Sebagai contoh, formula unit sel dari klinoptilolit merupakan mineral zeolit paling umum dijumpai, yaitu :

(Na, K)2O.Al2O3.10SiO2.8H2O

atau dapat ditulis :

(Na3K3)(Al6Si30O72).24H2O

Ion Na+ dan K+ merupakan kation yang dapat dipertukarkan, sedangkan atom Al dan Si merupakan struktur kation dan oksigen akan membentuk struktur tetrahedron pada zeolit. Molekul-molekul air yang terdapat dalam zeolit merupakan molekul yang mudah lepas.

Zeolit alam terbentuk dari reaksi antara batuan tufa asam berbutir halus dan bersifat rhyiolitik dengan air pori atau air meteorik.

Komponen utama pembangunan struktur zeolit adalah struktur bangun primer (SiO4)4- yang mampu membentuk struktur tiga dimensi. Muatan listrik yang dimiliki oleh kerangka zeolit, baik yang terdapat dipermukaan maupun di dalam pori menyebabkan zeolit dapat berperan sebagai penukar kation, penyerap, dan katalis.

Pori-pori terbentuk dengan cara pengusiran air pada pemanasan di atas 100 oC. Keadaaan itu memungkinkan zeolit dapat penyerap molekul-molekul yang bergaris tengah lebih kecil dari pori-pori zeolit tersebut. Kandungan air yang terperangkap dalam rongga zeolit biasanya antara 10 – 35 %.

Perbandingan antara atom Si dan Al yang bervariasi akan menghasilkan banyak jenis atau spesies zeolit yang terdapat di alam. Sampai saat ini telah ditemukan lebih dari 50 jenis zeolit. Namun mineral pembentuk zeolit terbesar hanya ada sembilan jenis, yaitu analsim, khabazit, klinoptilolit, erionit, mordenit, ferrierit, heulandit, laumontit, dan fillipsit (Tabel 1).

Di Indonesia, jenis mineral zeolit yang terbanyak adalah klinoptilolit dan mordenit.

Struktur kristal zeolit membentuk suatu kerangka tetrahedron berantai dalam bentuk tiga dimensi. Pada kristal zeolit, kedudukan atom pusat tetrahedron ditempati oleh atom Si dan Al, sedangkan atom-atom oksigen berada pada sudut-sudutnya.

Kedudukan atom Al dalam posisi tetrahedron perlu tambahan muatan positif sebagai penetral muatan listrik, seperti kation logam alkali atau alkali tanah. Keadaan itu menyebabkan zeolit dapat bersifat sebagai penukar kation. Sementara pori-pori yang tedapat di dalam struktur kristal zeolit diisi oleh molekul air. Pada umumnya pori-pori tersebut mencapai 20 – 30% dari total volume kristal.

Struktur kristal zeolit mempunyai sifat hidrofoik serta memperlihatkan sifat afinitas yang sangat kuat terhadap molekul air. Dengan demikian semua aplikasi penyerapan dan reaksi-reaksi lainnya memerlukan proses dehidrasi terlebih dahulu untuk mencapai kondisi bebas air. Perlu diketahui bahwa semua proses penyerapan, katalis dan penukaran kation terjadi di dalam struktur kristal zeolit ini.

Secara garis besar, struktur zeolit dibangun dalam tiga bagian utama, yaitu  (Gambar 1) :

  • Unit bangun primer (TO4), yaitu tetrahedro dari empat oksigen dengan atom pusat tetrahedra (T) adalah Si4+ dan Al 3+. Semua atom oksigen mengambil bagian di antara dua tetrahedra, (TO2)n.
  • Unit bangun sekunder, yaitu susunan tetrahedra yang membentuk cincin, seperti cincin tunggal berbentuk lingkar empat, enam, delapan atau berbentuk kubus serta cincin ganda lingkar empat, prisma heksagonal atau gabungan dari dua cincin lingkar empat.
  • Polihedra besar yang simetri dan tersusun atas kudung oktahedra, 11 hedra atau unit ganelimit.

2.3 Cadangan Zeolit di Indonesia

Indikasi adanya endapan di berbagai tempat yang telah diketahui, secara umum dijumpai pada sebaran batuan berumur tersier.

Beberapa daerah di Indonesia yang diperkirakan mempunyai cadangan zeolit sangat besar dan berpotensi untuk dikembangkan, yaitu Jawa Barat dan Lampung. Daerah potensi zeolit ini dapat dilihat pada Lampiran A.

Di Indonesia mutu bentonit pada setiap lokasi berbeda-beda (Tabel  2).

 

3.  PERTAMBANGAN

3.1 Penambangan

Secara umum, penambangan zeolit dilakukan secara tambang terbuka. Peralatan yang digunakan dapat yang  sederhana hingga mekanis, tergantung kepada kapasitas produksi (skala menengah ke atas), penggalian zeolit dengan cara pemboran dan peledakan tidak dapat dihindari, mengingat kekerasan zeolit cukup tinggi.

Tahap penambangan zeolit terdiri atas :

  • Pengupasan tanah penutup.
    • Penggalian zeolit, manual atau dengan pemboran dan peledakan.
    • Pemuatan.
    • Pengangkutan.

Produk tambang zeolit berukuran 20 – 30 cm, atau sesuai dengan mesin peremuk utama yang digunakan.

3.2 Pengolahan

Pengolahan zeolit dilakukan dalam dua tahapan, yaitu pengecilan ukuran dan proses aktivasi (Gambar 2).

a. Pengecilan Ukuran

Pengecilan ukuran dilakukan melalui beberapa tingkatan, yaitu mulai dari peremukan (crushing) sampai dengan penggerusan (grinding).

Tahapan ini adalah untuk memperoleh ukuran produk sesuai dengan tujuan pemanfatan. Produk yang dihasilkan dapat secara langsung digunakan (bidang pertanian dan peternakan) atau diproses aktivasi terlebih dahulu.

Tingkatan dan peralatan yang digunakan dalam tahap pengecilan ukuran adalah :

Peremukan :

  • Crusher dan screen (ayakan).
    • Ukuran produk 3 cm.

b. Aktivasi

Proses aktivasi bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat khusus zeolit dengan membuang unsur pengotor yang terdapat di dalam zeolit. Ada dua cara yang digunakan dalam proses aktivasi zeolit, yaitu pemanasan dan kimia.

Pemanasan

Pemanasan dilakukan dalam suatu tungku putar (rotary kiln) dengan menggunakan hembusan udara panas pada suhu 200 – 400oC anatar 2-3 jam, tergantung kandungan unsur pengotor, serta stabilitas zeolit terhadap panas.

Stabilitas ini dipengaruhi oleh jenis mineral zeolit yang terkandung, atau rasio atom Si dan Al (Tabel 5).

Kimia

Aktivasi secara kimia dilakukan dengan cara peredaman dan pengadukan zeolit dalam suatu larutan asam (H2SO4 atau HCl) atau larutan soda kaustik (NaOH). Mineral mordenit dan klinoptilolip akan melepaskan ion Al 3+. Perubahan konsentrasi asam berakibat perubahan perbandingan atao Si dan Al (Tabel 4).

4.  KEGUNAAN DAN KLASIFIKASI

4.1 Dasar-dasar Penggunaan

Zeolit alam sebenarnya telah lama dikenal dan digunakan, namun hanya terbatas sebagai bahan bangunan (semen pozolan, blok batu ringan, batu untuk ukiran, dan agregate beton ringan). Pada 30 tahun terakhir, kegunaan zeolit dalam berbagai keperluan baru diketahui setelah kandungan mineral zeolit dapat dianalisis secara rinci dengan menggunakan defraksi sinar-X (XRD) mikroskop elektron.

Penelitian dan penggunaan zeolit di sektor pertanian, peternakan, perikanan, industri, dan pengontrolan polusi telah banyak dilakukan. Dari hasil penelitian tersebut, pada 10 tahun terakhir telah mengubah kedudukan zeolit dari yang hampir tidak mempunyai nilai ekonomi menjadi bahan galian yang ekonomis untuk dikembangkan.

Penggunaan zeolit pada umumnya didasarkan pada sifat-sifat kimia zeolit, seperti penyerap, penukar kation, dan katalis.

  1. Penyerap

Penyerapan adalah proses ikatan suatu molekul atau unsur pada permukaan unsur lain. Penggunaan zeolit sebagai bahan penyerap karena :

  • Zeoit bersifat selektif dan mempunyai kapasitas tukar kation cukup tinggi.
  • Zeolit dapat memisahkan molekul-molekul berdasarkan ukuran dan bentuk struktur kristal zeolit.

Jika beberapa molekul  memasuki sistem pori zeolit, salah satu molekul akan tertahan berdasarkan pada kepolaran atau efek interaksi molekul dengan zeolit. Mekanisme proses ini ada dua, yaitu penyerapan fisik atau gaya vanderaxials dan penyerapan kimia atau gaya tarik elektrostatik. Kedua mekanisme itu dapat berjalan secara bersamaan bergantung sifat unsur yang diserap, keasaman permukaan, daya tukar kation zeolit, dan kandungan kelembaban sistem.

2.Penukar Kation

Kation-kation dalam zeolit dapat dipertukarkan dengan kation lain dalam suatu larutan. Hal ini disebabkan oleh ion-ion dalampori-pori kristal zeolit selalu memelihara kenetralan muatan listriknya. Selain itu juga disebabkan ion-ion tersebut yang dapat bergerak bebas. Kapasitas pertukaran kation tergantung kepada ukuran, muatan ion, dan jenis zeolit.

Selain sebagai penukar kation, zeolit juga dapat berfungsi sebagai gugus hidroksil (OH) pada zeolit memegang peranan penting. Gugus hidroksil pada zeolit dapat dibentuk dengan metoda deamonisasi melalui proses pertukaran ion NH 4+ pada seolit.

3. Katalis

Reaksi katalistik terjadi di dalam pori-pori kristal zeolit. Sifat zeolit yang sangat penting sebagai katalis adalah ukuran pori-pori dan volume kosong yang besar. Akan tetapi, sifat ini sangat jarang dijumpai pada zeolit alam, sehingga pemanfaatan zeolit buatan sebagai katalis lebih umum. Selain itu, kedudukan kation dalam struktur zeolit dan perbandingan atom Si dan Al juga mempengaruhi sifat zeolit sebagai katalis.

4.2 Penggunaan Zeolit

a. Bidang Pertanian dan Perkebunan

Berdasarkan kapasitas pertukaran kation dan retensivitas terhadap air yang tinggi, zeolit sekarang ini telah banyak digunakan untuk memperbaiki sifat tanah, terutama tanah yang banyak mengandung pasir (kandungan lempung sedikit) dan tanah podzolik. Fungsi zeolit disini adalah sebagai bahan pemantap tanah (soil con-ditioner), pembawa pupuk (fertilizer carrier), pengontrol pelepasan ion NH4+ dan K+ (slow release fertilizer), dan sebagai pengontrol cadangan air.

Dalam penggunaan zeolit sebagai pemantap tanah masalah penting yang harus diketahui adalah jenis kation dominan yang terkandung dalam zeolit. Zeolit dengan kandungan ion Na+ yang tidak lebih tinggi daripada kation yang dapat dipertukarkan akan memberikan hasil (panen) yang baik. Namun bila ion Na+ berlebihan akan menyebabkan banyak ion ini masuk ke dalam tanah, sehingga dapat menimbulkan keracunan dan hambatan dlam proses osmosa pada tanaman. Sebaliknya, zeolit dengan kandungan ion K+ yang tingi akan mempersulit terjadinya proses pertukaran kation dengan ion NH 4+, sehingga zeolit ini tidak cocok untuk pertanian. Oleh karena itu, zeolit jenis klinoptilolit lebih umum digunakan karena kandugnan ion Na+ lebih tinggi dibandingkan ion K+.

Penahanan ion NH4+ dalam struktur kristal zeolit dapat mencegah proses oksidasi ion NH4+ menjadi ion NO3+ oleh nitrifying bacteria. Selain itu, keadaan ini juga dapat mengontrol pemakaian pupuk jenis amonium secara berlebihan.

Penggunaan zeolit, terutama jenis klinoptilolit telah mempelihatkan hasil, yaitu berupa peningkatan ketersediaan unsur nitrogenn dalam tanah. Keberhasilan ini akan lebih terlihat lagi bila zeolit tersebut digunakan pada tanah yang kandungan lempungnya sedikit (sandy soil, coarse textured soils, dan highly permeable).

Penelitian pemanfaatan zeolit untuk pertanian yang dilakukan oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknoligi Mineral dengan Pusat Penelitian Tanah Bogor pada tahun 1985, diketahui bahwa hasil penelitian tanaman padi dalam laboratorium dan rumah kaca :

  • Sampai dengan umur tanaman satu bulan, penambahan 250 ppm zeolit pada lahan tanaman padi dan tanpa penambahan NPK memberikan pengaruh yang sama dengan kondisi kontrol. Namun, pada umur berikutnya, peningkatan dosis zeolit akan menyebabkan peningkatan anak tanaman pada dalam jumlah cukup tinggi.
  • Pemupukan dengan NPK dan penambahan 1.000 ppm zeolit akan menghasilkan gabah tertinggi dan jumlah anak terbanyak dibandingkan dengan pemberian zeolit pada tingkat dosis lainnya.
  • Pada skala lapangan, kenaikan produksi lahan pertanian secara optimal didapat dengan memakai zeolit sebanyak 6 ton/ha.

Tanah pertanian yang berupa tanah pozolan merah-kuning merupakan lahan yang kurang subur dan perlu diperbaiki. Secara umum, tanah jenis ini memiliki sifat kimia kurang baik, sedangkan sifat fisiknya tidak mantap karena stabilitas agregat kurang, sehingga mudah terkena erosi. Selain itu, kandungan mineral kaolinit juga tinggi, sehingga jumlah air yang tersedia bagi tanaman agak kurang.

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral dengan Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran, bahwa perlakuan terhadap tanah pozolan merah-kuning dengan kalsit dan zeolit memberikan pengaruh nyata, yaitu :

  • Penambahan 6 ton zeolit dan 2 ton kapur per ha, produksi bijih kedelai kering per ha meningkat 566,4 %, atau 1450 ton/ha daripada tanpa penambahan zeolit dan kapur yang hanya mencapai besarnya 0,256 ton/ha.
  • Penambahan 6 ton zeolit per ha, produksi jagung per ha meningkat 141 %, atau 230 ton per ha dibandingkan dengan produksi lahan tanpa penambahan zeolit yang besarnya 0,95 ton per ha.

Di Jepang, pemanfaatan zeolit untuk peningkatan produksi pertanian telah lama diterapkan. Menurut Minato (1968), penambahan 40 ton zeolit jenis klinoptilolit pada sawah seluas 1 are bersama-sama pupuk standar (Urea/NPK), dapat meningkatkan penyediaan nitrogen sebesar 63 %. Menurut Kazru Tori (1975), penambahan satu ton zeolit jenis klinoptilolit per ha dapat meningkatkan produksi padi 17 %, wortel 65 %, apel 13 – 14 %, terung 55 %, dan gandum 13 %.

b. Bidang Peternakan

Dalam bidang peternakan, zeolit telah digunakan secara komersial, terutama di negara-negara Eropa dan Jepang. Di Indonesia, zeolit telah digunakan sebagai imbuh pakan ternak babi dan ayam. Penggunaan untuk ternak domba dan sapi hingga sekarang masih dalam tahap penelitian.

Penggunaan zeolit dalam bidang peternakan didasarkan kepada dua sifat zeolit yang penting, yaitu :

  • Kapasitas pengikat ion NH 4+ yang berasal dari ammonia sangat besar.
    • Afinitas zeolit terhadap ion-ion yang bersifat racun.

Pada ternak ruminansia (domba, sapi, babi, ayam, dan lain-lain), proses pecernaan protein dan non protein nitrogen (NPN) sangat berbeda bila dibandingkan dengan proses pencernaan pada ternak non ruminansia. Pada ransum ternak ruminansia, baik protein maupun non protein nitrogen akan dicerna menjadi ammonik. Proses pencernaan nitrogen dalam ransum tersebut biasanya berlangsung cepat sehingga banyak protein yang tidak dapat dimanfaatkan oleh jasad renik (bakteri) untuk sintesis protein di dalam tubuh. Keadaan ini menyebabkan banyak protein yang hilang dalam bentuk urin.

Penambahan zeolit ke dalam ransum, menyebabkan kelebihan ion NH4+ dapat diikat oleh zeolit sehingga dapat dimanfaatkan oleh bakteri untuk sin-tesa protein sesuai kebutuhan. Jadi, fungsi zeolit di sini adalah sebagai buffer ion NH4+. Adanya mekanisme tersebut, pemanfaatan protein oleh ternak ruminansia lebih efisien, yang pada akhirnya dapat meningkatkan pertumbuhan dan produksi ternak.

Spesifikasi zeolit yang digunakan sebagai imbuh makan ternak dapat dilihat pada Tabel 5, yang cara penggunaan zeolit tersebut adalah :

  • Zeolit digerus sampai -200 mesh.
    • Bunga matahari juga digerus.
    • Kedua bahan di atas dicampur dengan rumput.

c. BiPerikanan

Yang dimaksud lahan perikanan di sini adalah berupa tambak, kolam, perikanan laut, dan lainnya.

Fungsi zeolit untuk perikanan adalah sebagai pengontrol kandungan ion NH4+ di dalam air. Pada umumnya, ion ini berasal dari kotoran ikan dan sisa makanan yang membusuk. Dengan pemberian zeolit, pada ruangan yang sama jumlah ikan dapat dipelihara lebih banyak. Sebagai contoh, ikan salmon sekitar 30.000 ekor dapat dipelihara dalam sangkar di sungai dengan kandungan ion NH4+ tetap terkontrol pada 0,15 ppm dengan pemberian zeolit setiap 6 – 8 hari.

 

Tabel 6. Spesifikasi Zeolit Sebagai Imbuh Makanan Ternak

Analisis Kimia Spesifikasi
SiO2 64,50 %
TiO2 0,32 %
Al2O3 11,95 %
Fe2O3 0,45 %
Na2O 4,22 %
CaO 1,21 %
MgO 0,13 %

Pada peternakan udang, kendala yang dihadapi adalah hasil panen yang rendah (1 ton per ha per tahun). Di Taiwan,  produksi tambak udang dapat mencapai 20 ton/ha/tahun. Hasil panen tambak udang yang rendah ini disebabkan oleh sirkulasi air yang belum baik sehingga tingkat kematian benur masih tinggi. Peningkatan produksi dapat dilakukan dengan memperbaiki sestem pengairan dan pemanfaatan zeolit.

Pada tambak dengan sistem  pengairan yang hanya mengandalkan air pasang surut air laut serta kepadatan penebaran undang yang tinggi akan menimbulkan masalah akumulasi amoniak. Berdasarkan penelitian, pada kandungan ion NH4+ sekitar 0,2 ppm, pernafasan dan pencernaan udang akan terganggu dalam waktu 35 hari.

Zeolit dapat mengatasi masalah polusi di tambak udang, terutama polusi yang terbentuk oleh ion NH3+, S2- , NH4+, Fe3+, dan Mn2+, baik yang berasal dari ekskresi udang itu sendiri maupun dari pembusukan sisa makanan. Percobaan yang dilakukan oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara pada tambak udang windu dengan menggunakan zeolit memberikan hasil :

  • Kelangsungan hidup benur dari rata-rata 25 % menjadi 87 %.
    • Produksi tambak udang dari 4,36 kg per petak menjadi 12 kg per petak (7 x 4 m2).

Jumlah penggunaan zeolit pada tambak udang tergantung tujuan pemakaian, yaitu :

  • Untuk menyerap unsur NH4, H2S, Fe, dan unsur logam lain, dipakai zeolit 300 kg/ha/bulan.
  • Untuk perawatan dan pembersihan tambak, baik yang berasal dari kotoran dan sisa pakan udang maupun kotoran dari luar, dapat dilakukan dengan penaburan zeolit sekitar 50 gr/m2 setiap 7 – 10 hari.
  • Untuk tambak baru atau tambak selesai panen, pada dasar tambak ditebarkan zeolit sebanyak 500 kg/ha.

dBidang Industri

Pengeringan dan Pemurnian Gas

Zeolit  telah umum digunakan dalam proses pemurnian gas methan (biogas), gas alam, dan lain-lain.

Secara umum, gas methan yang terbentuk  dari pembusukan sampah atau kotoran binatang mempunyai komposisi CH+ (50%), CO2 (40%), dan sisanya (10%) berupa unsur belerang. Gas methan ini masih sangat kotor, bersifat korosif, dan nilai kalor sangat rendah. Tahap pekerjaan untuk memurnikan gas methan tersebut adalah :

  • Gas methan mula-mula dikeringkan dan dihilang unsur belerangnya.
  • Gas methan kering kemudian dialirkan melalui tabung-tabung yang berisi bubuk zeolit kering (zeolit jenis khabazit atau erionit).
  • Dalam tabung tersebut gas CO2 akan terserap dan terikat, sehingga dihasilkan gas methan yang murni.

Sama halnya dengan gas methan, dalam pemurnian gas alam juga digunakan zeolit (khabazit dan erionit) yang berfungsi menyerap gas CO2.

Mengingat sifat zeolit yang dapat menyerap gas CO2, maka zeolit dapat dimanfatkan untuk hal pencemaran udara dan air. Pencemaran tidak hanya terjadi karena adanya partikel yang tidak diinginkan tetapi dapat disebabkan pula oleh kadar oksigen yang menurun.

Pemakaian zeolit untuk meningkatkan konsentrasi zat asam dalam air merupakan suatu cara yang sangat mudah dan murah. Secara umum, peningkatan konsentrasi oksigen adalah dengan cara mengalirkan udara kotor (tercemar) ke dalam tabung-tabung yang telah diisi dengan bubuk zeolit yang telah diaktivasi dengan asam (Tabel 7).

Jenis zeolit yang dapat untuk untuk meningkatkan konsentrasi oksigen adalah mordenit, klinoptilolit, khabazit, erionit, dan analsim. Keistimewaan mordenit adalah mempunyai sifat tambahan, yaitu mampu menyerap gas nitrogen (N) secara terpisah yang kemudian diubah menjadi ikatan atau senyawa Na-N-H.

Proses peningkatan konsentrasi iksigen dapat dikerjakan pada temperatur kamar. Cara penggunaan zeolit sebagai bahanpemurnian oksigen adalah :

  • Digunakan empat buah tangki yang berisi tepung zeolit.
    • Dua tangki berdiameter 1 meter dan tinggi 6 meter digunakan untuk mengisap gas CO2 dan uap air.
    • Dua tangki yang lain dipakai untuk mengisap gas N2 (nitrogen).
    • Udara yang dialirkan melalui tangki-tangki tersebut akan keluar menjadi udara jenuh oksigen (80% O2).

Bahan Pengisi (Filler)

Zeolit dapat digunakan pada industri kertas dan kayu lapis (multipleks) sebagai pengisi (filler).

Pada industri kertas, zeolit jenis klinoptilolit dapat menghasilkan kertas berkualias super untuk menggantikan fungsi kaolin atau kalsium karbonat. Zeolit yang digunakan berukan 0,7 – 15 mikron. Spesifikasi zeoit sebagai pengisi dapat dilihat pada Tabel 8.

Tabel 8. Spesifikasi Zeolit sebagai Pengisi Kertas

Spesifikasi Nilai
Analisi Kimia : SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 Na2O K2O CaO.MgO Hilang pijar 55 – 56 % 0,03 % 28 – 30 % 0,5 % 0,05 % 7 % 2 % 6 – 7 %
Analisa Fisika : Ukuran butir : 300 mesh + 10 mesh – 5 mesh Brightness pH 0,05 % W 25,00 % 54,00 % 70 – 73 % 9,1 – 9-3

Sumber : Referensi Bahan Galian 1997, M Arifin

Pada industri kayu lapis, zeolit digunakan dalam bentuk pasta yang berfungsi sebagai pengisi dan perekat sebelum dilakukan penekanan dan pemanasan

Bahan Keramik

Pada suhu 500oC dan tekanan 2.000 Mpa, zeolit -Y akan berubah menjadi Jadeite (batu giok), yang merupakan batu permata yang sangat dan kaku. Reaksi perubahan fisika dan kimia zeolit – Y tersebut adalah :

Na(AlO2)2 4H2O —–à NaAlSi2O6 + 4H2O

Zeolit (dalam bentuk penukar magnesium) akan meleleh menjadi glas pada  suhu 1600oC dan pada suhu 10.000oC akan mengalami proses rekristalisasi membentuk kordirit, yang reaksinya adalah :

 

Mg(AlO2)4 (SiO2)5 —à Mg2Al4Si5O18MgX

Kordirit merupakan Bahan keramik yang komposisinya dapat diubah sebelumnya dengan cara penukaran kation.

e. Bidang Energi

 

Gasifikasi Batubara

Zeolit digunakan sebagai katalisator pada proses gasifikasi batubara, terutama batubara yang berkadar belerang dan atau nitrogen tinggi. Penggunaan zeolit dapat membantu untuk memperoleh gas batubara yang bersih karena zeolit tersebut dapat menyerap unsur-unsur pengotor. Cara lain dalam proses gasifikasi batubara, terutama batubara insitu, yaitu dengan menghembuskan gas oksigen (oksigen cair) ke dalam endapan tersebut.

Karena biaya untuk mencairkan dan memurnikan oksigen sangat mahal, maka dapat digunakan zeolit untuk membuat gas oksigen yang sesuai dengan kadar yang dikehendaki. Selain itu, bahaya kebakaran oksigen murni dapat dihindarkan atau dapat diperkecil.

 

Industri Perminyakan

Dalam industri perminyakan, zeolit selain digunakan sebagai petunjuk paleo environment pada lapangan minyak bumi, juga dapat digunakan pada proses pemurnian. Tujuan pemakaian zeolit di sini adalah untuk menyerap air dan karbon dioksida yang terkandung di dalam minyak bumi. Jenis zeolit yang dapat digunakan dalam proses ini adalah khabazit, klinoptilolit, dan mordenit. Penggunaan zeolit ini dapat berlangsung lama dan berulang-ulang dalam lingkungan yang bersifat asam.

Walaupun penggunaan zeolit alam kurang efektif bila dibandingkan dengan zeolit sintetis, namun zeolit alam mudah diperoleh dalam jumlah besar dengan biaya yang sangat murah. Dengan sedikit pengolahan, yaitu dengan menghilangkan unsur pengotornya, zeolit alam dapat digunakan sebagai bahan penyerap, penyaring, dan katalis minyak bumi yang sangat murah dengan hasil yang cukup memuaskan.

Sejak tahun 1970, zeolit jenis klinoptilolit dan mordenit telah digunakan sebagai bahan katalis, isomerisasi, hidrogenasi, alkalinisasi, dan bahan polimerisasi. Zeolit jenis khabazit digunakan sebagai bahan pengering gas H2, F2 dan pemurni hidrokarbon yang mengandung klorin (Cl2) dan flourin (F2). Mordenit aktif dapat dipakai sebagai katalis untuk menguraikan ikatan hidrokarbon, sebaliknya erionit dapat digunakan sebagai pembawa katalis pada pembuatan senyawa hidrokarbon.

 

Energi Matahari

Dalam industri energi matahari, zeolit dipakai sebagai bahan penyerap dan pelepasan panas kembali, teritama jenis khabasit dan klinoptilolit.

Penyerapan dan pelepasan panas radiasi matahari digunakan untuk pembuatan alat pemanas dan pendingin ruangan (air conditioner) atau alat pemanas air (heater). Selain itu, panas radiasi matahari juga dapat diubah fungsinya sebagai sumber energi listrik.

Sebetulnya, fungsi zeolit untuk energi matahari adalah untuk menciptakan keadaan kering di siang hari dan lembab di malam hari. Proses pengeringan dan pelembaban oleh mineral zeolit dapat menghasilkan panas sampai beberapa ratus BTU untuk setiap kilogram zeolit.

Zeolit dapat menyerap panas secara merata ke segala arah dengan kapasitas besar, yang berbeda dengan bahan penyerap lain yang kini banyak digunakan.

f. Kelestarian Lingkungan

Dalam masalah lingkungan hidup, zeolit digunakan sebagai bahan penghilang bau (deodorizer), penghilang warna, dan bahan pengontrol polusi sebagai subtitusi mineral fosfat dalam detergen.

Penggunaan zeolit sebagai bahan pengontrol polusi didasarkan kepada kemampuan zeolit untuk mengubah kation suatu limbah dalam jumlah besar secara selektif.

Untuk menghilangkan kesadahan dari pemakaian detergen, biasa digunakan sodium trifosfat sebagai pelembut air (water softener). Bahan kimia ini sangat berbahaya bila berada dalam air secara berlebihan karena dapat mempercepat pertumbuhan lumut hijau yang dapat mengurangi kadar oksigen dalam air.

Di negara Eropa (Jerman Barat dan Belanda) pengurangan pemakaian detergen fosfat sudah dilakukan. Masalah yang timbul, zeolit tidak larut tetapi membentuk suspensi dalam air, sehingga pemakaian detergen zeolit memerlukan modifikasi mesin cuci. Untuk itu, zeolit berukuran halus dan berbentuk bundar lebih disukai.

Spesifikasi zeolit yang digunakan untuk pengelolaan lingkungan dapat dilihat pada Tabel 9.

g. Bahan Bangunan

Penggunaan zeolit sebagai bahan bangunan dan ornamen telah dilakukan sejak jaman Romawi kuno.

Penggunaan tersebut meliputi jalan, pondasi rumah atau bangunan, saluran air, jembatan, bahan perekat atau plester, danlain-lain. Juga, ornamen yang dibuat untuk dinding berukir dan patung.

Seperti halnya perlit, obsidian, dan pitchstone, zeolit juga dapat dibuat menjadi pelet ringan. Cara ini dapat dilakukan dengan cara pemanasan zeolit hingga temperatur 1.400oC.

Di Jepang, zeolit jenis klinoptilolit di-panaskan hingga temperatur 550 oC lalu didinginkan di udara terbuka. Bahan lalu dicampur dengan plester dolomit dan air dengan rasio 1 : 1, lalu dicetak tekan dan dikeringkan dalam tungku sekitar dua jam. Produk yang dihasilkan adalah bata ringan dengan berat 0,75 kg dan kuat tekan 47 kg/cm2.

 

h. Industri Pesawat

Dalam indsutri ini, zeolit kemungkinan dapat digunakan sebagai saringan molekuler.

4.3 Zeolit Buatan

Di pasaran terdapat tiga jenis bahan kimia yang kegunaannya sama degnan zeolit alam, yaitu karbor aktif, silika gel, dan zeolit buatan. Akan tetapi berdasarkan penelitian, kemampuan karbon aktif dan silika gel sebagai bahan penyerap tidak melebihi zeolit alam.

Zeolit buatan dapat dihasilkan dengan dua cara, yaitu clay convertion proces dan hydrogel process. Jenis zeolit buatan yang dihasilkan tersebut adalah zeolit A, zeolit Y, zeolit K-G, zeolit alfa, zeolit 2K-5, danlain-lain.

Pada clay convertion process digunaakn bahan baku kaolin sebagai sumber silika dan alumina. Reaksi perubahan kimia dari proses tersebut adalah :

500 – 600oC

2Al2SiO5(OH4)    à   Al2Si2O7 + 4 H2O

Kaolin                  metakaolin

100 oC

6Al2Si2O7 + 12NaOH + 21H2O   à  Na12(AlO2)12(SiO2)1227H2O

metakaolin                zeolit A

Berdasarkan reaksi tersebut, untuk menghasilkan 1 ton zeolit A diperlukan bahan-bahan :

- kaolin                   :  1.414 lb,

- metakaolin            :  1.217 lb,

- sodium hidroksida   :  438 lb,

- air reaksi               :  345 lb.

Pada hydrogel process digunakan bahan baku alumino-silikat gel alkali tanah.

Tahapan proses pekerjaan  adalah :

  • Masukan 2.090 gr H2O ke dalam suatu ketel resin, dan larutkan 162,2 gr NaOH.
    • Tambahkan 425 gr sodium aluminat yang mengandung Al2O3 24 %, Na2O 20 %, dan H2O 56 % berat.
    • Dinginkan hingga suhu 100oF dan kemudian ditambahkan 570 silika kalsinasi.
    • Pendinginan dipertahankan pada suhu 100oF selama 24 jam dengan pengadukan perlahan, dan setelah itu suhu ditingkatkan hingga 212oF dan dipertahankan selama 24 jam dengan pengadukan perlahan.
    • Dinginkan secepatnya dengan air dan disaring untuk memisahkan padatan dari larutannya.
    • Padatan dicuci dengan air panas dan keringkan dalam oven bertekanan pada temperatur 250oF.
    • Produk yang dihasilkan adalah 464 gr zeolit Y yang berkomposisi Na2O Al2O3 nH2O.

Zeolit buatan lebih murni dan mempunyai kemampuan lebih luas dibandingkan dengan zeolit alam, terutama sebagai bahan katalis. Walaupun demikian, prospek pengembangan zeolit buatan belum memberikan peluang karena zeolit alam dapat diperoleh dalam jumlah besar dengan biaya lebih murah, sedangkan teknologi pemanfaatannya masih belum mencapai titik optimal.

5. PERKEMBANGAN DAN PROSPEK

Di masa mendatang, perkembangan zeolit di Indonesia diperkirakan semakin meningkat. Hal ini disebabkan oleh semakin berkembangnya jumlah ataupun ruang lingkup penggunaan zeolit, serta perkembangan teknologi pengolahannya yang semakin dapat memenuhi kriteria zeolit untuk berbagai keperluan.

Ditinjau dari sisi teknologi dan potensi sumberdaya, pengembangan zeolit tidak menjadi masalah. Terdapat beberapa lokasi cadangan zeolit di Jawa Barat dan Lampung yang dapat dikembangkan, walaupun penyelidikan rinci terhadap kedua lokasi cadangan tersebut belum pernah dilakukan.

Secara teknis, pengembangan tambang zeolit baru melalui berbagai tahap kegiatan antara lain :

  • Evaluasi cadangan,
    • rancang-bangun tambang,
    • studi kelayakan.

Dalam kasus ini, evaluasi tambang zeolit baru hanya didasarkan pada rencana kapasitas pabrik terpasang sebesar 12.000 ton/tahun, sehingga tingkat produksi tambang diperkirakan sebesar 15.000 ton/tahun. Kelayakan ekonomi tambang zeolit .

 

Sumber : Achmadin.wordpress.com

 
Leave a comment

Posted by on January 14, 2013 in Batuan, Geology

 

Tags: , , ,

 
Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 1,275 other followers