aplikasi ekosemen dalam pembangunan infrastrukur yang ramah lingkungan

APLIKASI EKOSEMEN DALAM PEMBANGUNAN

INFRASTRUKUR YANG RAMAH LINGKUNGAN

Oleh

RIKY ARMADI

Nomor Peserta : WRT-10-098

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Jl. Dr. T. Mansoer 9, Kampus USU, Medan 20155, Sumatera UtaraTelepon: (061) 8214033, 8214210

Faks.: (061) 8211822, 8211633Website: www.usu.ac.id

Aplikasi Ekosemen Dalam Pembangunan Infrastruktur yang Ramah Lingkungan

ABSTRAK

Kondisi lingkungan saat ini telah mengalami perubahan yang drastis dalam beberapa dekade seiring dengan meningkatnya jumlah industri. Semen merupakan komponen utama dari beton yang banyak digunakan diseluruh dunia untuk membangun jalan, gedung, jembatan dan berbagai jenis konstruksi lainnya. Semen yang kita ketahui selama ini diproduksi oleh pabrik semen ternyata memiliki kontribusi besar terhadap pencemaran lingkungan. Hal ini diakibatkan proses produksi semen menghasilkan karbon dioksida (CO2) yang cukup besar ke atmosfer. Berbagai bentuk eksperimen dan penelitian telah dilakukan oleh para ahli untuk mengurangi emisi yang dihasilkan dari proses produksi maupun penggunaan semen ini. Dalam rangka mendukung kampanye dunia yaitu “Going green” para ahli berupaya menciptakan sebuah teknologi untuk memproduksi semen portland yang ramah terhadap lingkungan yaitu “Ekosemen”. Ekosemen adalah jenis semen portland yang terbuat dari batu kapur, tanah liat, MgCO3

teknis, Fe2O3 teknis, gypsum, dan abu sampah rumah tangga. Teknologi yang digunakan dalam pembuatan ekosemen selain mengurangi emisi dalam proses pembuatannya juga dapat meningkatkan kinerja dari semen. Peningkatan ini tidak hanya terbatas pada bentuk, kekuatan maupun ketahanan tetapi juga dampak positif terhadap lingkungan. seperti permeabilitas air, penyerapan suara, dan penyerapan CO2 di udara. Dengan demikian ekosemen akan menjadi sebuah teknologi yang berperan penting dalam menciptakan kelestarian lingkungan global.


DAFTAR ISI

Cover ........................................................................................................................... 1Abstrak ....................................................................................................................... 2Daftar Isi ..................................................................................................................... 3Daftar Tabel ............................................................................................................... 4Daftar Gambar .......................................................................................................... 5Bab I Pendahuluan .................................................................................................... 5

1.1. Latar belakang ............................................................................................... 61.2. Tujuan Penulisan ........................................................................................... 81.3. Pembatasan Masalah ..................................................................................... 8

Bab II Tinjauan Pustaka ........................................................................................... 91.1. Ekosemen ...................................................................................................... 91.2. Tipe Ekosemen .............................................................................................. 91.3. Penggunaan Abu Insinerasi Untuk Semen .................................................... 101.4. Proses Pembuatan Ekosemen ........................................................................ 111.5. Teknologi Pembakaran Sampah yang Bebas Pencemaran ............................ 131.6. Pemanfaatan Sampah Sebagai Bahan Dasar Pembuatan Semen ................... 151.7. Pengaruh Plastik Vinil ................................................................................... 171.8. Kualitas Ekosemen ........................................................................................ 171.9. Manfaat Ekosemen ........................................................................................ 181.10.Aplikasi Ekosemen di Indonesia ................................................................... 191.11.Keuntungan dan Kelemahan Ekosemen ........................................................ 21

Bab III Penutup ......................................................................................................... 231.1. Kesimpulan ..................................................................................................... 23

Daftar Pustaka ........................................................................................................... 24


DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

1.1. Perbandingan komposisi fly ash terhadap abu dari sampah ................. 7 1.2. Lima Negara Penghasil Semen Terbesar di Dunia (2004) .................... 7 2.1. Komposisi senyawa pada abu insinerasi dan semen konvensional

(ppm) ...................................................................................................... 10 2.2. Komposisi kimia abu sekam padi........................................................... 16 2.3. Perbandingan persentase kandungan abu sampah dan semen ............... 16


Daftar Gambar

Nomor Judul Halaman

2.1. Simulasi pembuatan eko semen dari limbah rumah tangga ..................... 9 2.2. Tipe Ekosemen ......................................................................................... 10 2.3. Mesin rotary clean untuk membuat semen .............................................. 11 2.4. Rotary klin ................................................................................................ 12 2.5. Flowchart pembuatan ekosemen .............................................................. 13 2.6. Incenerator untuk pembakaran sampah yang aman .................................. 15 2.7. Skema proses pembuatan semen dari sampah .......................................... 17 2.8. Struktur ekosemen .................................................................................... 17 2.9. Grafik Perbandingan antara kekuatan ekosemen dibandingkan dengan

semen Portland .......................................................................................... 18 2.10. Grafik Perbandingan Penyerapan Emisi oleh semen per Kg .................... 19 2.11. Ekosemen untuk kursi taman kota ............................................................ 20 2.12. Ekosemen untuk dinding pemecah ombak (retaining wall) ..................... 20 2.13. Ekosemen untuk stabilitas tanah ............................................................... 20 2.14. Sampel Ekosemen ..................................................................................... 21 2.15. Berbagai bentuk sampel beton yang menggunakan ekosemen ................ 21


BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Beton merupakan material utama untuk konstruksi yang banyak digunakan diseluruh dunia. Banyak penelitian telah dilakukan tentang teknologi beton untuk memenuhi kebutuhan dalam pembangunan infrastruktur dimulai dari jalan, gedung, jembatan dan lain sebagainya. Semen merupakan komposisi utama dalam pembuatan beton. Dalam realita produksi semen telah menghasilkan emisi gas CO2 yang cukup besar ke atmosfer. Dan hal ini merupakan penyebab utama kerusakan lingkungan. Dalam rangka mengurangi dampak kerusakan lingkungan para peneliti berusaha mencari solusi untuk menangani pencemaran lingkungan. Hal ini dilakukan dalam rangka mendukung kampanye dunia “Going Green” yang belakangan ini menjadi isu utama dalam rangka menciptakan lingkungan yang bersih. Banyak upaya yang dilakukan dimulai dari penerapan teknologi ramah lingkungan (Green Technology), bangunan ramah lingkungan (Green Building) yang mengadopsi triple zero yaitu zero energy, zero emission dan zero waste untuk bangunan yang ramah lingkungan.

Dalam bidang rekayasa material, pa r a i lmuan terus melakukan penelitian dan inovasi, termasuk bahan bangunan terutama komponen struktur. Salah satu material komponen struktur yang paling populer adalah semen (portland cement) yang saat ini merupakan kebutuhan yang paling besar dibidang konstruksi. Semen portland selama ini diproduksi dengan bahan baku dari alam yakni batu kapur sebagai sumber CaO, lempung merupakan sumber SiO2, dan Al2O3. Bahan batu kapur merupakan komposisi terbesar dalam pembuatan semen, yaitu sekitar: 75 – 80 % berat, sisanya adalah lempung, alumina, dan besi oksida. Bahan baku semen tersebut digiling dan dibakar menghasilkan kalsium silikat, dan kalsium aluminat yang bersifat hidrolis dan dicampur bahan gips. Proses kalsinasi (kalsinasi) pada tungku (kiln) dapat mencapai suhu sekitar 1300 – 13500C.

Kebutuhan akan penggunaan semen kian lama kian meningkat. Hal ini sejalan dengan meningkatnya jumlah populasi penduduk. Dengan demikian kebutuhan akan bahan baku semen akan meningkat pula. Namun bahan baku yang selama ini diperoleh dari alam cenderung menurun akibat eksploitasi yang terus dilakukan. Kondisi ini semakin diperburuk akibat pencemaran lingkungan oleh sampah. Indonesia yang termasuk dalam lima besar negara dengan penduduk terbanyak di dunia yakni 200 juta jiwa memiliki permasalah utama yang belum bisa diselesaikan yaitu sampah. Dengan jumlah penduduk yang banyak sudah pasti sampah yang dihasilkan akan banyak juga hal ini disebabkan akan keperluan masyarakat untuk pemenuhan kebutuhan hidupnya. Berbagai cara dilakukan untuk menanggulangi permasalahan sampah. Mulai dari cara pembakaran sampah anorganik, pembuatan pupuk kompos dari sampah organik, dan melakukan daur ulang sampah. Namun, masing-masing cara penanganan sampah tersebut masih terdapat kelemahan dan terjadi kekurangoptimalan dalam pemanfaatan produk hasil olahan sampah.

Berkat penilitian yang terus dilakukan dan dikembangkan oleh para ahli untuk menangani permasalahan ini ditemukan solusi penyelesaian yang menggabungkan kedua permasalahan ini. Solusinya adalah dengan mencari material alternatif untuk bahan baku pembuatan semen dengan menggunakan sampah. Dengan demikian


permasalahan akan bahan baku semen dapat terselesaikan dan masalah sampah juga dapat terselesaikan.

Ada beberapa kemungkinan bahan alternatif sebagai pengganti batu kapur yang merupakan bahan baku utama pembuat semen yaitu : abu terbang batu bara (fly ash), abu hasil kalsinasi sampah, dan lain-lain. Oleh karena kedua macam bahan baku alternatif tersebut termasuk murah, berupa limbah dan selama ini belum termanfaatkan secara optimal. Pada tabel berikut, merupakan perbandingan komposisi kimia dari abu terbang batu bara (fly ash) dengan abu hasil kalsinasi sampah setelah dipisahkan dari logam.

Tabel1.1. Perbandingan komposisi fly ash terhadap abu dari sampah

No. Komposisi Abu sampah (%) Fly Ash (%)1 MgO 2,60 1,052 Na2O 0,14 0,083 Fe2O3 7 10,864 CaO 31 1,345 K O 0,83 2,416 SiO2 46 53,367 Al2O3 29 26,498 LOI 1,39 1,91

Dari tabel komposisi diatas maka abu dari sampah sangat potensial sebagai bahan baku alternatif atau substitusi bahan baku utama semen, yaitu: batu kapur.

Jepang, sebuah negeri yang penuh inovasi telah berhasil membuat sebuah airport berkelas internasional di Kobe yang dibuat diatas lapisan sampah, lalu menerapkan pembuatan pupuk dari sampah di berbagai hotel di jepang. Kini jepang telah berhasil mengubah sampah menjadi produk semen yang kemudian dinamakan dengan ekosemen.

Ekosemen adalah salah satu jenis produk semen yang hampir sama dengan semen portland dan oleh karena bahan bakunya menggunakan bahan berbasis limbah maka disebut sebagai ekosemen. Dengan mensubstitusi sebagian atau keseluruhan batu kapur dengan abu sampah tentunya akan mampu untuk mengurangi eksplorasi bahan alam dan sekaligus mengurangi emisi gas CO2 dari produk samping industry semen yang tidak ramah terhadap lingkungan (Khaerudini, 2007; Hemmings et.al,2004). Proses kalsinasi batu kapur pada industri semen dapat menghasilkan emisi gas buang CO2, tetapi bila jumlah batu kapur bisa diganti atau dikurangi jumlahnya maka emisi gas buang juga akan menurun (Intercem, 2003).

Dari segi ekonomis ekosemen akan sangat mendukung produksi semen. Hal ini dikarenakan semen yang dihasilkan di seluruh dunia cukup besar. Berikut lima negara penghasil semen terbesar.

Table 1.2. Lima Negara Penghasil Semen Terbesar di Dunia (2004)

Rank Producion (million tons) Consumption (million tons)1 China 933.7 China 9302 India 127.6 India 123.13 U.S.A 95 U.S.A 119.94 Japan 72.4 Japan 58


5 Korea 55.8 Korea 54.91.2 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penulisan karya tulis ini adalah sebagai berikut :

1. Menciptakan solusi penanganan permasalahan sampah yang terus meningkat.2. Menciptakan alternatif baru pemanfaatan sampah sebagai bahan baku

pembuatan semen.3. Mengetahui teknologi pembuatan, kualitas dan manfaat ekosemen.4. Mengetahui peluang ekosemen di Indonesia.5. Mengetahui keuntungan dan kelemahan ekosemen.

1.3 Pembatasan Masalah

Adapun pembatasan masalah pada karya tulis ini adalah :

1. Bagaimana proses pembuatan ekosemen?2. Bagaimana manfaat dari ekosemen?3. Bagaimana prospek mengenai pemanfaatan ekosemen di Indonesia?4. Bagaiamana kelebihan dan kekurangan semen dari sampah?


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Ekosemen

Terminologi ekosemen dibentuk dari kata “ekologi” dan “semen”. Diawali penelitian di tahun 1992, dengan dibiayai oleh Development Bank of Japan. para peneliti Jepang telah mempelajari kemungkinan memproses abu hasil pembakaran sampah dan endapan air kotor untuk dijadikan bahan pembuat semen. Abu dan endapan air kotor mengandung senyawa-senyawa oksida seperti : CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 yang diperlukan dalam pembentukan semen konvensional. Oleh karena itu, abu hasil insinerasi sampah rumah tangga dapat difungsikan sebagai pengganti batu kapur dan tanah liat pada pembuatan semen konvensional. Dari hasil penelitian tersebut diketahui bahwa abu hasil pembakaran sampah mengandung unsur yg sama dengan bahan dasar semen pada umumnya. Pada tahun 1998, setelah melalui proses uji kelayakan akhirnya pabrik pertama didunia yang mengubah sampah menjadi semen didirikan di Chiba. Dan pada tahun 2001 pabrik ini resmi beroperasi. Pabrik tersebut mampu menghasilkan ekosemen 110.000 ton per tahunnya. Sedangkan sampah yang diubah menjadi abu yang kemudian diolah menjadi semen mencapai 62.000 ton per tahun, endapan air kotor dan residu pembakaran yang diolah mencapai 28.000 ton per tahun. Hingga saat ini sudah dua pabrik di Jepang yang memproduksi ekosemen.

Gambar 2.1. Simulasi pembuatan eko semen dari limbah rumah tangga

2.2. Tipe Ekosemen

Sampai saat ini, terdapat dua macam tipe ekosemen (berdasarkan penambahan alkali dan kandungan klor), yaitu: tipe biasa (ordinary) dan pengerasan cepat (rapid hardening). Table 1, Gambar 1, dan 2 menunjukkan sifat fisik dan pengikatan / pengerasan sifat ekosemen (tipe biasa dan tipe pengerasan cepat) dan semen portland biasa. Tipe biasa (ordinary) menunjukkan waktu pengikatan dan peningkatan kekuatan sama dengan semen portland biasa. Tipe pengerasan cepat (rapid hardening) memiliki peningkatan kekuatan yang sangat cepat. (dalam 3 jam kuat tekan mencapai 12N/mm2)


http://www.indonesiaindonesia.com/imagehosting/image19595.html

Gambar 2.2. Tipe Ekosemen

2.3. Penggunaan Abu Insinerasi untuk semen

Penduduk Jepang membuang sampah, baik organik maupun anorganik, dengan jumlah sekitar 50 juta ton/tahun. Dari 50 ton/tahun tersebut, sampah yang dibakar (proses incineration) menjadi abu (incineration ash) ialah sekitar 37 ton/tahun. Sedangkan abu yang dihasilkan mencapai 6 ton per tahunnya. Abu inilah yang kemudian dijadikan sebagai bahan pembuat ekosemen. Abu dan endapan air kotor mengandung senyawa-senyawa yang diperlukan dalam pembentukan semen konvensional, yaitu senyawa-senyawa oksida seperti CaO, SiO2, Al2O3, dan Fe2O3. Karena itu, abu insinerasi dapat difungsikan sebagai pengganti tanah liat yang digunakan pada pembuatan semen konvensional.

Tabel 2.1. Komposisi senyawa pada abu insinerasi dan semen konvensional (ppm)

CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 SO3 Cl

Semen konvensional

62-65 20-25 3-5 3-4 2-3 50-100

Abu insenerasi 12-31 23-46 13-29 4-7 1-4 150000


Kebutuhan kandungan CaO yang masih belum terpenuhi pada abu insinerasi dapat dicukupi dengan penambahan batu kapur. Dalam pembuatan ekosemen, klorin dan logam berat yang terkandung pada abu insinerasi diekstrak menjadi artificial ore (Cu, Pb, dan lainnya) yang kemudian di-recyle untuk digunakan kembali.

2.4. Proses Pembuatan ekosemen

Penduduk jepang membuang sampah baik organik maupun anorganik, sekitar 50 juta ton/tahun. Dari 50 ton per tahun tersebut yang dibakar menjadi abu sekitar 37 ton per tahun. Sedangkan abu yang dihasilkan mencapai 6 ton/tahunnya. Dari abu inilah yang kemudian dijadikan sebagai bahan dari pembuatan ekosemen. Abu ini dan endapan air kotor mengandung senyawa-senyawa dalam pembentukan semen biasa. Yaitu, senyawa-senyawa oksida seperti CaO, SiO2, Al2O3, dan Fe2O3. Oleh karena itu, abu ini bisa berfungsi sebagai pengganti clay yang digunakan pada pembuatan semen biasa.

Namun CaO yang terkandung pada abu hasil pembakaran sampah dinilai masih belum mencukupi, sehingga limestone (batu kapur) sebagai sumber CaO masih dibutuhkan sekitar 52 persen dari keseluruhan. Sedangkan pada semen biasa, limestone yg dibutuhkan mencapai 78 persen dari keseluruhan.

Proses selanjutnya adalah abu hasil pembakaran sampah (39 persen), limestone (52 persen), endapan air kotor (8 persen) dan bahan lainnya dimasukkan ke dalam rotary klin untuk kemudian dibakar. Untuk mencegah terbentuknya dioksin, pada proses pembakaran di rotary klin, dilakukan pada 1400 derajat celcius lebih dimana pada suhu tersebut dioksin terurai secara aman.

Gambar 2.3. Mesin rotary clean untuk membuat semen

Secara umum, produksi semen konvensional (Portland) meliputi pengeringan, penghancuran, dan pencampuran batu kapur, tanah liat, quartzite, serta bahan baku lainnya dan kemudian dibakar pada rotary klin. Prinsip produksi ekosemen pada dasarnya sama dengan prinsip pembuatan semen konvensional. Adapun perbedaannya terletak pada proses pembakaran dan pengolahan limbah.

1. PersiapanBahan baku (abu insenerasi, endapan air kotor rumah tangga, dan residu abu industri) diproses terlebih dahulu melalui pengeringan, penghancuran, dan pemisahan logam yang masih terkandung pada bahan baku.

2. PenghancuranSetelah dikeringkan, bahan baku tersebut kemudian dihancurkan pada raw grinder atau drying mill bersamaan dengan batu kapur.



3. PencampuranSetelah dikeringkan dan dihancurkan, umpan dimasukkan ke dalam homogenizing tank bersamaan dengan fly ash (abu yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga batu bara) dan blast furnace slag (limbah yang dihasilkan industri besi). Penempatan dua homoginezing tank yang diilustrasikan dalam diagram dimaksudkan untuk mencampuran semua secara merata sehingga dapat menghasilkan komposisi yang diinginkan.

4. PembakaranBerbeda dengan produksi semen konvensional dimana bahan baku dibakar pada suhu 900oC, pada proses pembuatan ekosemen, bahan baku dimasukkan ke dalam rotary klin dan dibakar pada suhu diatas 1350oC. Dalam rotary kiln, dioksin dan senyawa berbahaya lainnya yang terkandung pada abu insenerasi akan terurai menjadi air dan gas klor sehingga aman bagi lingkungan. Gas yang keluar dari rotary klin kemudian didinginkan secara cepat hingga suhu 200oC untuk mencegah kembali terbentuknya dioksin. Pada proses ini, logam berat yang masih terkandung dipisahkan dan dikumpulkan ke dalam bag filter sebagai debu yang masih mengandung klor. Debu ini kemudian dialirkan ke heavy metal recovery process. Klor yang masih tersisa akan dihilangkan dan menghasilkan sebuah articial ore seperti tembaga dan timbal yang kemurniannya mencapai 35% atau lebih. Proses pembakaran akan menghasilkan clinker (intermediate stage pada industri semen) yang kemudian dikirim ke clinker tank.

5. PenghancuranProduk Campuran gypsum dan clinker dihancurkan dalam finish mill dan kemudian akan dihasilkan ekosemen.

Gambar 2.4. Rotary klin (Sumber : www.ichiharaeco.co.jp)


http://www.ichiharaeco.co.jp/

Kemudian gas hasil pembakaran pada rotary klin didinginkan secara cepat untuk mencegah proses pembentukan dioksin ulang. Sehingga hasil gas buangan tidaklah berbahaya bagi manusia. Sedangkan pada hasil pembakaran yang masih mengandung senyawa logam dipisahkan, untuk kemudian dapat dipergunakan untuk kebutuhan lain.Hasil akhir dari proses ini adalah ekosemen.

Gambar 2.5. Flowchart pembuatan ekosemen

2.5. Teknologi Pembakaran Sampah yang Bebas Pencemaran

Untuk menghasilkan abu sampah yang baik dengan kandungan CaO dan silika yang tinggi, maka pembakaran sampah harus efektif dan tidak menimbulkan masalah pencemaran lagi. Pembakaran sampah tidak dilakukan dengan cara konvensional, tetapi pembakaran dilakukan dengan menggunakan incenerator. Hal ini disebabkan karena pembakaran sampah secara tradisional menghasilkan gas dioksin yang dapat berbahaya bagi tubuh. Selain itu, pembakaran sampah biasa tidak dapat menghasilkan abu yang berkualitas yang dapat dimanfaatkan untuk membuat semen. Kandungan karbon pada abu hasil pembakaran sampah biasa masih tinggi sehingga akan mengurangi kualitas semen. Berdasarkan hasil penelitian, dioksin termasuk ke dalam kelas bahan yang bersifat karsinogen (yang menyebabkan kanker). Efek samping dioksin terhadap binatang adalah perubahan sistim hormon, perubahan pertumbuhan janin, menurunkan kapasitas reproduksi, dan penekanan terhadap sistim kekebalan tubuh. Efek samping dioksin terhadap manusia adalah perubahan kode keturunan (marker) dari tingkat pertumbuhan awal dari hormon. Pada dosis yang lebih besar bias mengakibatkan sakit kulit yang serius yang disebut `chloracne' (http://www1.bpkpenabur.or.id/kps-jkt/sehat/sampah.htm).

Untuk mengatasi hal ini, pembakaran sampah dapat dilakukan di dalam incinerator. Incinerator ini mempunyai kapasitas pembakaran sampai dengan 100 ton sampah per hari. Teknologi incinerator ini adalah salah satu alat pemusnah sampah yang dilakukan dengan pembakaran pada suhu tinggi sekitar 14000 C, dan proses pembakaran


ini aman bagi lingkungan sehingga pengoperasiannya pun mudah dan aman, karena dikeluarkan tidak membahayakan lingkungan. Pada suhu yang tinggi tersebut kandungan sampah yang berupa senyawa-senyawa organik seperti selulosa, lignin, hemiselulosa, atau senyawa karbon akan berubah menjadi abu. Selain itu logam-logam golongan alkali dan alkali tanah yang titik didihnya rendah seperti kalium yang titik didihnya 765,5 0C dan magnesium yang titih didihnya 1107 0C akan berubah menjadi abu juga, sehingga dapat dipastikan senyawa-senyawa yang tertinggal hanya senyawa yang digunakan dalam pembuatan semen seperti kalsium (Ca) titik didihnya 1487 0C, silika (Si) yang titik didihnya 3280 0C, aluminium (Al) titik didihnya 2467 0C, dan besi (Fe) titik didihnya 3000 0C (Sugiyarto, 2001).

Prinsip kerja incenerator :

Incenerator dilengkapi mesin pembakar dengan suhu tinggi yang dalam waktu relative singkat mampu membakar habis semua sampah tersebut hingga menjadi abu. Pembakaran sampah ini digunakan dengan sistem pembakaran bertingkat sehingga emisi yang melalui cerobong tidak berasap dan tidak berbau, dan menggunakan sitem cyclon yang pada akhirnya hasil pembakaran tidak memberikan pengaruh polusi pada lingkungan. Incenerator dilengkapi dengan ruang bakar dengan suhu mencapai 14000C sehingga pembakaran optimal dan mampu menghasilkan abu dengan kandungan silikat yang banyak dan bebas dari karbon yang akan mengurangi kualitas semen.


Gambar 2.6. Incenerator untuk pembakaran sampah yang aman

Keuntungan pembakaran sampah dengan incenerator:1. Tidak menimbulkan pencemaran udara karena pembakaran sampah dengan

incenerator tidak menimbulkan dioksin2. Ukuran alatnya kecil sehingga tidak memerlukan lahan yang luas3. Abu dari incenerator dapat dimanfaatkan untuk membuat semen

Dalam pembuatan semen dari sampah, kita tidak lagi memerlukan biaya untuk pengadaan incenerator karena pada proyek ini kita memfungsikan kembali incenerator yang ada di setiap pabrik, baik pabrik semen ataupun pabrik yang lain, rumah sakit, dan dinas kebersihan kota/kabupaten. Selama ini, incenerator yang ada di tempat itu hanya digunakan untuk pengolahan limbah saja.

2.6. Pemanfaatan Sampah sebagai Bahan Dasar Pembuatan Semen

Sampah yang dapat dimanfaatkan untuk membuat semen yaitu semua jenis sampah ecuali plastik dan logam, terutama jenis sampah organik. Sampah dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan semen karena sampah menghasilkan abu dan endapan yang mengandung senyawa-senyawa dalam pembentukan semen biasa. Yaitu, senyawa-senyawa oksida seperti CaO, SiO2, Al2O3, dan Fe2O3. Salah satu contoh


kandungan abu sampah seperti pada kandungan abu sekam padi dari limbah pertanian, seperti pada tabel 1.4. berikut:

Tabel 2.2. Komposisi kimia abu sekam padi

Komponen (%) Hasil (%)SiO2 94,5Al2O3 sedikitFe2O3 sedikitCaO 0,25MgO 0,23SO4 1,13

CaO bebas -Na2O 0,78

Oleh karena itu, abu ini bisa berfungsi sebagai pengganti CaO dan SiO2 yang digunakan pada pembuatan semen biasa. Dari hal tersebut dapat disimpulkan bahwa sampah dapat digunakan sebagai bahan untuk pembuatan sampah karena mengandung zat-zat tersebut.

Tabel 2.3. Perbandingan persentase kandungan abu sampah dan semen (http://www.beritaiptek. 14 April 2007)

Senyawa CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3

Semen Biasa 62~65 20~25 3~5 3~4Abu Insenerasi 12~31 23~46 13~29 4~7

Fungsi dari masing-masing komponen penyusun semen sebagai berikut (Widjajakusuma, 2004):

1. CaO : Mengikat karbondioksida dari udara agar semen cepat mengeras2. SiO2 : Mengikat dan merekatkan semen dengan bahan-bahan yang lain3. Al2O3 : Meningkatkan kekuatan dan ketahanan semen4. Fe2O3 : Memberi warna abu-abu pada semen dan sebagai penguat semen

Dari tabel 2.3. di atas dapat disimpulkan bahwa semen dari abu sampah mempunyai kualitas yang sama dengan semen biasa karena kandungan SiO2 abu sampah tinggi. Bahkan, kandungan SiO2 pada abu hasil dari pembakaran sampah tersebut lebih tinggi. SiO2 disini berfungsi sebagai pengikat dan perekat pada bahan bangunan. Karena kandungan silikatnya yang lebih tinggi, maka semen dari sampah mempunyai daya rekat yang lebih baik dari pada semen biasa. Selain itu, kandungan Al2O3 dan Fe2O3 juga lebih tinggi dari pada semen biasa. Hal ini membuktikan bahwa semen dari abu sampah mempunyai kualitas yang tidak kalah dengan semen biasa. Untuk mengatasi kekurangan CaO, dapat ditambahkan CaO dalam pembuatan semen dari sampah.

Pembuatan semen dari sampah melalui cara-cara sebagai berikut :1. Sampah dipisahkan dari plastik dan logam (kaleng), dikumpulkan kemudian

dibakar dalam incenerator. Dari 6 ton sampah, dihasilkan abu sampah ± 1 ton2. Mencampurkan bahan-bahan dengan komposisi abu sampah : CaO : endapan air

kotor = 72 % : 20% : 8%3. Bahan-bahan tersebut kemudian dimasukkan ke dalam rotary klin untuk dibakar


dengan suhu 1400 0C karena pada suhu tersebut dioksin terurai secara aman4. Gas hasil pembakaran pada rotary klin didinginkan secara cepat untuk

mencegahproses pembentukan dioksin ulang sehingga hasil gas buangan tidaklah berbahaya bagi manusia

5. Hasil akhir dari proses ini adalah semen.

Gambar 2.7. Skema proses pembuatan semen dari sampah

Semen dari sampah ini memiliki kualitas yang sama bahkan lebih dengan semen biasa. Jadi, penggunaannya bisa untuk membuat konstruksi jalan, bangunan, jembatan, dan lain-lain.

2.7. Pengaruh Plastik Vinil

Plastik vinil yang terdapat dalam sampah pada proses pembakaran akan mengakibat kekuatan konkrit ekosemen akan berkurang. Hal ini diakibatkan oleh adanya gas Cl2 hasil peruraian plastik vinil yang dapat mempengaruhi kekuatan konkrit ekosemen.

2.8. Kualitas ekosemen

Berdasarkan hasil pengujian JSA (Japan Standar Association) dinyatakan bahwa ekosemen mempunyai kualitas yang sama baiknya dengan semen biasa. Sehingga, hingga saat ini penggunaan ekosemen sudah digunakan dalam pembangunan jembatan, jalan, rumah, dan bangunan lainnya di Jepang.

Gambar 2.8. Struktur ekosemen (Sumber : www.ichiharaeco.co.jp)




Dengan adanya pengubahan sampah menjadi semen, menambah alternatif pengolahan sampah menjadi barang bermanfaat bagi manusia yang telah membuangnya. Selain itu dengan adanya alternatif pengolahan sampah menjadi semen, biaya pengolahan sampah di Jepang menjadi lebih murah. Bila sebelumnya 40.000 yen per ton (pengolahan sampah konvensional) menjadi 39.000 yen per ton (pengolahan sampah hingga menjadi semen).

Hingga saat ini, terdapat dua macam tipe ekosemen (berdasarkan penambahan alkali dan kandungan klor) yaitu tipe biasa dan tipe rapid hardening. Ekosemen tipe biasa mempunyai kualitas sama baiknya dengan semen Portland biasa. Tipe ekosemen ini digunakan sebagai ready mixed concrete sedangkan ekosemen tipe fast hardening memiliki kekuatan konkrit serta pengerasan yang lebih cepat dibanding semen Portland tipe high-early strength (lihat gambar 8). Ekosemen tipe fast hardening digunakan pada blok arsitektur, bahan genteng, pemecah ombak, dan lain sebagainya. Ekosemen tipe fast hardening telah melewati standardisasi JIS (Japanese Industrial Standard).

Gambar 2.9. Grafik Perbandingan antara kekuatan ekosemen dibandingkan dengan semen Portland

2.9. Manfaat Ekosemen

Pengolahan sampah menjadi semen akan menambah metode alternatif pengolahan sampah yang lebih bernilai ekonomis dan biaya pengolahan sampah akan menjadi lebih murah. Sebagai contohnya, di Jepang, biaya pengolahan sampah konvensional sebelum keberadaan teknologi ekosemen ialah sebesar 40,000 yen/ton dan sekarang turun menjadi 39,000 yen/ton.

Selain itu, teknologi ekosemen sangat ramah lingkungan. Pada proses produksi ekosemen, sebagian CaO yang dibutuhkan dapat diperoleh dari abu insenerasi sehingga mengurangi penggunaan batu kapur (CaCO2) yang selama ini merupakan sumber emisi gas CO2 pada industri semen dan pada saat proses produksinya ekosemen mampu menyerap CO2 di udara. Atas keberhasilan dalam mengurangi emisi CO2 ini, teknologi ekosemen mendapat penghargaan dari menteri lingkungan Jepang atas peranannya dalam mencegah pemanasan global. Teknologi ini nantinya dapat dijadikan modal utama pengembangan industri ramah lingkungan (Green Industry).


Gambar 2.10. Grafik Perbandingan Penyerapan Emisi oleh semen per Kg

2.10. Aplikasi Ekosemen di Indonesia

Indonesia yang termasuk dalam lima besar negara dengan penduduk terbanyak di dunia yakni 200 juta jiwa memiliki permasalah utama yang belum bisa diselesaikan yaitu sampah. Dengan jumlah penduduk yang banyak sudah pasti sampah yang dihasilkan akan banyak juga hal ini disebabkan akan keperluan masyarakat untuk pemenuhan kebutuhan hidupnya. Berbagai cara dilakukan untuk menanggulangi permasalahan sampah. Mulai dari cara pembakaran sampah anorganik, pembuatan pupuk kompos dari sampah organik, dan melakukan daur ulang sampah. Namun, masing-masing cara penanganan sampah tersebut masih terdapat kelemahan dan terjadi kekurangoptimalan dalam pemanfaatan produk hasil olahan sampah. permasalahan sampah merupakan masalah utama di kota-kota besar di seluruh dunia. Di Jakarta, Indonesia masalah sampah menjadi isu utama penyebab pencemaran lingkungan di propinsi tersebut. Banyak terjadi permasalahan dalam penanggulangan sampah. Mulai dari penolakan warga masyarakat sekitar TPA akibat kepulan asap dan bau yang ditimbulkan dan pengolahan sampah di TPA tersebut telah menimbulkan korban jiwa. Kejadian ini tidak dapat dilupakan masyarakat, kejadian ini dikenal dengan tragedi leuwih gajah yang merenggut 24 nyawa tak bersalah.

Keberhasilan para ilmuan Jepang mengolah sampah menjadi semen memberikan peluang sangat besar untuk dikembangkan di Indonesia. Di Jakarta saja sampah yang dihasilkan oleh warganya mencapai 6000 ton lebih per hari. Bagaimana lagi kalau digabungkan semua sampah dari seluruh kota besar yang ada di Indonesia maka jumlahnya akan mencapai jutaan ton. Secara prinsip pembuatan ekosemen hampir sama dengan pembuatan semen biasa. Apabila pemerintah dapat berperan lebih jauh dalam menangani masalah sampah, maka pemerintah perlu melakukan kerja sama dengan pihak industri semen. Kerjasama yang terbentuk akan memberikan keuntungan bagi pihak pemerintah maupun pihak industri. Dari pihak pemerintah penanganan sampah bisa sedikit teratasi dan dari pihak industri mampu mengurangi penggunaan limestone (26 persen). Dengan demikian permasalahan lingkungan dapat sedikit teratasi. Hal ini dikarenakan sampah tidak lagi mencemari lingkungan dan bahan baku semen dari alam dapat dikurangi sehingga eksploitasi secara besar-besaran terhadap hutan-hutan di Indonesia dapat dikurangi.


Untuk mewujudkan ekosemen di Indonesia maka pemerintah harus berperan aktif, dengan melibatkan semua aparatur pemerintahannya dimulai dari pemerintah kota/daerah, hingga kelurahan untuk mengelola sampah dengan baik dan memulai untuk mencoba memisahkan sampah antara sampah organic dan anorganik. Dengan demikian pemerintah dapat membiasakan masyarakat untuk hidup lebih bersih dan peduli dengan lingkungan. Sehingga dapat tercipta Negara Republik Indonesia yang aman dan bersih.

Berikut contoh penggunaan ekosemen pada bangunan infrastruktur :

Gambar 2.11. Ekosemen untuk kursi taman kota

Gambar 2.12. Ekosemen untuk dinding pemecah ombak (retaining wall)


Gambar 2.13. Ekosemen untuk stabilitas tanah

Gambar 2.14. Sampel Ekosemen

Gambar 2.15. Berbagai bentuk sampel beton yang menggunakan ekosemen

2.11. Keuntungan dan Kelemahan Ekosemen

Adapun keuntungan ekosemen, antara lain :1. Keuntungan ekologi: Pembuatan semen dari sampah dapat mencegah dan

mengurangi kerusakan lingkungan. Hal ini dikarenakan selama ini pembuatan semen menggunakan bahan baku CaO yang didapatkan dengan menambangnya dari gunung-gunung kapur. Padahal, CaO merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui. Selain itu, penambangan gunung kapur secara terus menerus, menimbulkan kerusakan lingkungan. Dengan mengganti bahan pokok semen dengan abu sampah, kerusakan lingkungan dapat dicegah. Selain itu, pencemaran udara, air dan tanah dapat diatasi sekaligus.

2. Keuntungan ekonomis: Pengolahan semen dari sampah membutuhkan biaya yang jauh lebih murah daripada biaya pengolahan semen biasa dengan kualitas semen yang sama. Selain itu, pengolahan semen biasa membutuhkan CaO dalam jumlah yang besar, yaitu 78 %, sedangkan pengolahan semen dari sampah menghemat CaO yang dibutuhkan, yaitu hanya 20 % saja karena CaO hanya


berfungsi sebagai bahan tambahan. Hal ini mampu menghemat biaya produksi hingga 38 %

3. Dengan pengolahan sampah menjadi semen, pemda dan pemkot tidak lagi kebingungan memikirkan tempat yang luas yang digunakan sebagai tempat pembuangan akhir (TPA) sampah karena sampah langsung dibawa ke pabrik semen untuk diproduksi menjadi semen. Selama ini, untuk tempat pembuangan akhir sampah, kita memerlukan lahan yang luas, seperti salah satu TPA yang ada di Jakarta, yaitu TPA Bojong yang membutuhkan lahan seluas 20 hektar untuk membuang sampah dengan tumpukan sampah sebesar 8.000 m3 (2000) ton per hari, belum lagi lahan TPA yang lain (Usman, 2007).

4. Keuntungan lingkungan: Selama ini, pembuangan sampah di TPA menimbulkan masalah lingkungan yang baru. Mulai dari pencemaran udara, tanah, dan air akibat rembesan cairan yang berada dalam tumpukan sampah. Selain itu, pembakaran sampah secara biasa yang banyak dilakukan penduduk menimbulkan masalah pencemaran udara karena menghasilkan gas dioksin dan furan yang menyebabkan kanker. Bahkan, jika sudah terakumulasi di dalam tubuh dapat menyebabkan seseorang meninggal. Namun, dengan memfungsikan kembali incenerator yang ada di setiap pabrik untuk membakar sampah yang kemudian diolah menjadi semen, pencemaran tersebut dapat diatasi.

5. Revitalisasi teknologi: Selama ini, setiap pabrik dan rumah sakit menggunakan incenerator mereka hanya untuk mengolah limbah produksi mereka. Dengan adanya pembuatan sampah dari semen, incenerator dapat difungsikan dan dimanfaatkan kembali untuk membakar sampah yang dapat menghasilkan abu untuk pembuatan semen. Jadi, pengolahan semen menjadi sampah tidak membutuhkan biaya yang mahal karena tidak memerlukan peralatan yang mahal. Peralatan yang dibutuhkan sudah ada, tinggal memfungsikannya kembali.

Sedangkan kelemahan ekosemen adalah sebagai berikut :1. Plastik vinil yang terdapat dalam sampah pada proses pembakaran dapat

mengakibatkan kekuatan konkrit semen akan berkurang. Hal ini diakibatkan oleh adanya gas Cl2 hasil peruraian plastik vinil yang dapat mempengaruhi kekuatan konkrit semen. Namun, kelemahan ini dapat diatasi dengan memisahkan plastik vinil dari pembakaran. Plastik ini dapat digunakan untuk daur ulang pembuatan bahanbahan dari plastik lainnya.


BAB III

PENUTUP

3.1. KESIMPULAN

Adapun kesimpulan dari penulisan ini adalah sebagai berikut:1. Ekosemen pertama kali ditemukan dan diterapkan oleh ilmuan jepang sebagai

bahan baku alternatif untuk pembuatan semen.2. Ekosemen dapat dijadikan solusi untuk penanganan pencemaran lingkungan

akibat mmeningkatnya volume sampah dan mendukung terselenggaranya kampanye dunia yaitu “Going Green”.

3. Ada 2 tipe ekosemen yaitu tipe biasa (ordinary) dan pengerasan cepat (rapid hardening)

4. Teknologi pembakaran sampah yang baik dengan menggunakan incenerator karena tidak menimbulkan dioksin.

5. Sampah dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku penggannti batu kapur untuk pembuatan semen karena abu hasil pembakaran sampah mengandung senyawa-senyawa oksida seperti CaO, SiO2, Al2O3, dan Fe2O3 yang dibutuhkan dalam pembuatan semen biasa yang kemudian dimasukkan dalam rotary clean dengan komposisi abu: CaO : endapan air kotor 72 % : 20 % : 8 % pada suhu 14000C.

6. Ekosemen memiliki peluang yang besar untuk dikembangkan di Indonesia guna mengatasi pencemaran lingkungan yang terus meningkat setiap tahunnya.

7. Keuntungan semen dari sampah ini yaitu efisiensi bahan baku dan biaya karena sangat ekonomis. Sedangkan kelemahan semen ini jika sampah tercampur dengan plastik vinil dapat mengurangi kekuatan semen. Namun hal ini dapat diatasi dengan memisahkan plastik vinil dari pembakaran.


DAFTAR PUSTAKA

T. Shimoda, S. Yokoyama, Ecocement—a new Portland cement to solve municipal and industrial waste problems, Proc. of International Congress on Creating with Concrete, Dundee, 1999, pp. 17– 30Damanhuri, Eri. 2006. Permasalahan dan Energi Alternatif Pengelolaan Sampah di Indonesia. (http://www.kompas.com. 14 April 2007).Husin, Andriati Amir. 2006. Pemanfaatan Limbah Untuk Bahan Bangunan. Bandung: Departemen Pekerjaan Umum.Kurdi, Yasin. 2005. Alternatif Solusi Pembakaran Sampah: dengan Incenerator. Bandung : Jurnal.Rukaesih, Achmad. 2002. Kimia Lingkungan. Jakarta: Balai PustakaSilverman, Diane M. dan Michael S. Hutcheson. 1991. Re-evaluation of the Toxicity Equivalency Factors for Dioxins and Dibenzofurans. Boston: Department of Enviromental Protection.Sugiyarto, Kristian H. 2001. Kimia Anorganik II Dasar-Dasar Kimia Anorganik Logam.Yogyakarta: UNY.Sumaiku, Yohan. 2006. Akibat Pembakaran Sampah di Pekarangan Rumah Tangga danUsman, Erwin. 2007. Kenapa Proyek TPSTP Bojong Ditolak (http://www.walhi.org. 24April. 2007).Van Vlack, Laurence H. 1985. Ilmu dan Teknologi Bahan (Alih bahasa: Sriati Djaprie). Edisi kelima. Jakarta: Erlangga.West, Anthony R. 1984. Solid State Chemistry and Its Application. New York: John Wiley % sons.Widyayakusuma, Jack. 2004. Semen Beton. Makalah Presentasi Universitas Gunadharma. Jakarata: Universitas Gunadharma.Susanti, Nelly. 2009. Ekosemen. Pembuatan Ekosemen dari Abu Sampah dan Uji Aplikasinya Untuk Panel Beton. Medan: Universitas Sumatera Utara.Pembakaran Hutan terhadap Kesehatan. (www.bppt.go.id)http://id.wikipedia.org/wiki/Semen. http://id.wikipedia.org/wiki/Eco-cement.http://id.wikipedia.org/wiki/Building_material .http://www.beacukai.com. http://www.beritaiptek. com.http://www.ichiharaeco.co.jp http://www.Taiheiyo Cement. co.jphttp://www.tececo.com


http://www.taiheiyo-cement.co.jp/


http://id.wikipedia.org/wiki/Building

http://id.wikipedia.org/wiki/Eco-cement

aplikasi ekosemen dalam pembangunan infrastrukur yang ramah lingkungan

Documents