TEKNOLOGI PENGOLAHAN LIMBAH

PENGOLAHAN LIMBAH ALUMINA

Disusun Oleh :

Firman Ananda Dwiantara (14-2010-024)

Eggi Teguh Herdiana (14-2010-040)

Dosen:

Salafudin, ST., MT.

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

BANDUNG

2013

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Limbah sering menjadi permasalahan bagi industri-industri yang dalam proses produksinya

menghasilkan limbah seperti limbah alumina yang termasuk kategori limbah padat. Limbah padat

adalah semua limbah yang dihasilkan dari aktifitas manusia dan binatang yang berbentuk padat, tidak

berguna dan tidak dimaanfaatkan atau tidak diinginkan atau dapat didefinisikan sebagai sesuatu massa

heterogen yang dibuang dari aktifitas penduduk, komersial dan industri. Limbah padat didefinisikan

sebagai segala sesuatu yang tidak terpakai dan berbentuk padatan atau semi padatan. Limbah padat

merupakan campuran dari berbagai bahan baik yang tidak berbahaya seperti sisa makanan maupun

yang berbahaya seperti limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3) yang berasal dari industri.

Selama ini penanganan limbah B3 membutuhkan biaya yang cukup besar.Untuk

meminimalisasi biaya yang disebabkan oleh penanganan limbah ini, alangkah lebih baik jika limbah

ini dimanfaatkan untuk keperluan yang lebih berguna sehingga lebih efektif dan bernilai ekonomi.

Untuk membantu memecahkan persoalan dalam pengolahan limbah alumina tersebut

diperlukan suatu perusahaan yang bergerak dibidang manajemen pengolahan limbah alumina yang

professional yang memiliki ijin (layak secara teknis), ekonomis dan dapat memberikan jasa terpadu

dan terintegrasi dengan memenuhi persyaratan dan perundangan yang ada.

BAB IIDESKRIPSI PROSES

Alumina (Al2O3) tidak dapat larut dalam air dan organik cair dan sangat ringan, dapat larut

dalam asam kuat dan alkali. Alumina didistribusikan secara luas di alam. Dikombinasi dengan silika

dan mineral lain yang terjadi didalam tanah liat, feldspars, dan mika. Komponen utama dari alumina

bauxite dan sering terjadi dalam bentuk alami seperti corundum. Alumina alami digunakan dalam

pembuatan tempat meleburnya logam dan alat lain untuk dicairkan. Hydrate alumina digunakan

dalam cat mordant untuk membuat zat warna, juga digunakan dalam pembuatan kaca, kosmetik, dan

obat – obatan seperti antasit.

Limbah alumina umumnya berbentuk padatan dan termasuk dalam kategori limbah padat.

Alumina atau aluminium oksida tidak ditemukan dalam bentuk murni, tetapi dalam kombinasi kimia

dengan mineral-mineral lainnya. Salah satu bentuknya yang paling murni adalah bauxite.

Gambar 1 Alumina

2.1 Sifat Fisik

Alumina yang dipasarkan adalah berupa bubuk dengan berat jenis ±3,9 dibentuk dengan tekanan, slip

casting dan dekomposisi alektro. Setelah dibakar pada temperatur tinggi 1700ºC - 1900ºC alumina

memiliki kekuatan yang besar. Sifat-sifat alumina dapat dilihat dalam tabel 2.1.

Tabel 2.1 Sifat-sifat Fisik Alumina

Sumber: Perry’s, 1984

Sifat-sifat Fisika Nilai Satuan

Berat Molekul 101,94

Densitas 3975 kg/m3

Grafiti Jenis 3,99

Titik Lebur 1999 – 2032 ºC

Tekanan 2977 mmHg

Panas Jenis 0,765 kg/kgºK

Panas Peleburan 11,9 x 10-6 m2/s

No ParameterHasil Analisa

(mg/l)

Baku Mutu TCLP

(mg/l) *Metode Uji

1 Arsen (As) < 0,005 5 EPA SW 846 1311.SM 3114 B

2 Barium (Ba) < 0,100 100 EPA SW 846 1311.SM 3111 D

3 Benzene < 0,005 0,5 EPA SW 846 8240

4 Boron (B) < 0,050 500 EPA SW 846 1311.SM 4500 BC

5 Cadmium (Cd) < 0,005 1 EPA SW 846 1311.SM 3111 B

6 Carbon tetrachloride < 0,005 0,5 EPA SW 846 8240

7 Chlorobenzene < 0,005 100 EPA SW 846 8240

8 Chloroform < 0,005 6 EPA SW 846 8240

9 Chlorophenol total < 0,010 1 EPA SW 846 8240

10 Chloronaptalene < 0,010 1 EPA SW 846 8240

11 Chromium (Cr) < 0,030 5 EPA SW 846 1311.SM 3111 B

12 Copper (Cu) < 0,005 10 EPA SW 846 1311.SM 3111 B

13 o – Cresol < 0,010 200 EPA SW 846 8270

14 m – Cresol < 0,010 200 EPA SW 846 8270

15 Total Cresol < 0,010 200 EPA SW 846 8270

16 Free Cyanide < 0,020 20 EPA 335.2

17 2.4-D (2.4- < 0,012 10 EPA SW 846 8150

2.2 Sifat Kimia

a) Umumnya tahan terhadap cairan asam dan alkali.

b) Untuk analisa digunakan boraks atau sodium peroksida, agar kecepatan dan dekomposisinya

lengkap (Fius dan Budiono, 2002).

Dari hasil analisa Balai Riset dan Standardisasi Industri dan Perdagangan Semarang melalui

pembuktian secara ilmiah dari hasil uji toksikologi TCLP ternyata limbah alumina mempunyai nilai

leachate dibawah ambang batas sehingga dapat dikategorikan sebagai limbah padat bukan B3, serta

dapat dimanfaatkan sebagai bahan hidrolis untuk bahan bangunan (pavling blok, keramik, genteng,

dan lain-lain), namun dalam penyimpanannya harus mengikuti aturan tertentu dan tidak

diperbolehkan dibuang sembarangan. Dengan adanya penelitian tersebut telah dicapai hasil bahwa

limbah padat alumina dapat dikelola atau dimanfaatkan sesuai Peraturan Pemerintah No.18 Tahun

1999 tentang pengelolaan limbah B3 yang diikuti penjelasannya pada Peraturan Pemerintah No.85

Tahun 1999.

Tabel 2.2 Hasil Analisa TCLP Limbah Activated Alumina PT.Pertamina UP IV Cilacap (Katalis Co/Mo, Alumina)

Dichlorophenoxyacetic

acid

18 1.4 Dichlorobenzene < 0,005 7,5 EPA SW 846 8270

19 1.2 Dicholoethane < 0,005 0,5 EPA SW 846 8240

20 1.1 Dichloroethylene < 0,010 0,7 EPA SW 846 8240

21 2.4 Dinitrotoluene < 0,010 0,13 EPA SW 846 8270

22 Flourides (F) < 0,100 150

23Heptachlor + Heptachlor

epoxide<0,0083 0,008 EPA SW 846 8080

24 Hexachlorobenzene < 0,010 0,13 EPA SW 846 8270

25 Hexachloroethane < 0,010 3 EPA SW 846 8270

26 Lead (Pb) < 0,030 5 EPA SW 846 1311.SM 3111 B

27 Mercury (Hg) 0,005 0,2 EPA SW 846 1311.SM 3111 B

28 Methocychlor <0,0018 10 EPA SW 846 8080

29 Methyl Parathion < 0,010 0,7 EPA SW 846 8140

30 Methyl ethyl ketone < 0,010 200 EPA SW 846 8240

31 Nitrobenzenene < 0,010 2 EPA SW 846 8270

32 Pentachlorophenol < 0,050 100 EPA SW 846 8270

33Polichlorinatedbiphenil

(PCB’s)<0,0007 0,3 EPA SW 846 8080

34 Selenium (Se) < 0,005 1 EPA SW 846 1311.SM 3114 C

35 Silver (Ag) 5 EPA SW 846 1311.SM 3111 B

36Tetrachloroethylene

(PCE)< 0,010 0,7 EPA SW 846 8240

37 Trihalomethanes < 0,010 35 EPA SW 846 8240

38 2.4-5-Trichlorophenol < 0,010 400 EPA SW 846 8270

39 2.4-6-Trichlorophenol < 0,010 2 EPA SW 846 8270

40 Vynil Chloride < 0,010 0,2 EPA SW 846 8240

41 Zinc (Zn) 1.055 50 EPA SW 846 1311.SM 3111 B

Sumber : PT. Pertamina UP IV Cilacap

Keterangan: * Peraturan Pemerintah No.85 tahun 1999

2.3 Pengolahan Limbah Padat

Proses pengolahan limbah padat industri dikelompokkan berdasarkan fungsinya yaitu

pengkonsentrasian, pengurangan kadar air, stabilisasi dan pembakaran dengan incenerator.

Pengolahan tersebut pada industri penghasil limbah dapat dilakukan sendiri-sendiri atau secara

berurutan tergantung dari jenis dan jumlah limbah padat yang dihasilkan.

Limbah Padat (sludge)

Pengkonsentrasian Lumpur

Pengurangan Kadar Air

Stabilisasi Lumpur

Pembakaran (incinerator)

Ditimbun/ dibuang TPA

Gambar 2 Skema Pengolahan Limbah Padat

BAB IIISTUDI/UNIT OPERASI YANG DAPAT DIGUNAKAN

3.1 Pemilihan Teknologi Pengolahan Limbah Alumina

Pemanfaatan limbah padat, yang mencakup kegiatan daur ulang (recycling), perolehan

kembali (recovery), dan penggunaan kembali (reuse) merupakan cara yang tepat dalam

penanganan limbah padat. Dengan teknologi pemanfaatan limbah maka dapat mengurangi

jumlah limbah sehingga biaya pengolahan limbah dapat ditekan selain itu dapat

meningkatkan kemanfaatan bahan baku dengan kata lain bahan baku disubtitusi dengan

limbah. Hal ini pada akhirnya akan dapat mengurangi eksploitasi sumber daya alam.

Pengolahan limbah padat alumina dapat menggunakan metode stabilisasi, fiksasi, dan solidifikasi.

3.1.1 Pengolahan Limbah Alumina Dengan Metode Stabilisasi

Stabilisasi adalah suatu proses menggunakan zat aditif (reagent) untuk mengurangi sifat alami

bahaya yang terdapat dalam limbah dengan mengkonversikan limbah dan konstituen bahayanya

dalam bentuk mengurangi tingkat perpindahan kontaminan kelingkungan dan mengurangi tingkat

toksisitas. Selama stabilisasi, kontaminan tertentu dihancurkan dengan klorinasi.

3.1.2 Pengolahan Limbah Alumina Dengan Metode Fiksasi

Fiksasi sering dianonimkan dengan stabilisasi yang disempurnakan dengan penambahan

reagent yang bertujuan untuk menurunkan luas permukaan yang dapat dilalui kontaminan, membatasi

kelarutan semua polutan yang ada dalam limbah, dan mengurangi toksisitas kontaminan. Pada teknik

fiksasi, partikel-partikel limbah diikat secara fisik dan kimia oleh bahan pengikat (binder) yang

mengeras.

3.1.3 Pengolahan Limbah Alumina Dengan Metode Solidifikasi

Solidifikasi adalah suatu metode untuk mengubah limbah yang berbentuk padatan halus

menjadi padat dengan menambahkan bahan pengikat kemudian dilanjutkan dengan penambahan

bahan pemadat (solidifying agent). Tujuannya adalah untuk mengubah limbah yang bersifat

berbahaya menjadi tidak berbahaya/kurang berbahaya dengan merubah karakteristik fisik dengan cara

merubah bentuk limbah cair atau limbah lumpur menjadi bentuk padat atau monolit untuk mengurangi

kemampuan atau penyebaran dari zat pencemar yang ada dalam limbah sehingga diperoleh produk

dalam bentuk matrik padat sehingga mudah diangkut dan disimpan.

Beberapa proses dari metode solidifikasi pada pengolahan limbah,antara lain:

a) Proses yang berbasis pada semen (sementasi)

Yaitu proses pemadatan limbah menggunakan matrik semen sehingga

akan menjadi padatan (monolit blok).

b) Proses dengan Pozzolan

Yaitu proses pemadatan limbah menggunakn tanah pozzolan (silikat dan aluminat) dimana

akan mengeras bila bercampur dengan kapur atau semen dan air.

c) Proses termoplastis

Yaitu proses pemadatan limbah dengan menggunakan binder sperti aspal atau polyetilene

yang dipanaskan terlebih dahulu sebelum dicampur dengan limbah.

d) Proses polimerisasi organik

Yaitu pencampuran limbah dengan matriz polimer yang berupa thermoplastik. Temperatur

pada proses ini berkisar 600C. Proses ini tergolong baru, belum digunakan secara luas karena

bahan polimer tidak tahan terhadap adiasi tinggi.

e) Proses vitrivikasi (glasifikasi)

Yaitu pemadatan limbah dengan bahan pembentuk gelas yang direaksikan pada suhu tinggi

sehingga terbentuk gelas atau keramik. Temperatur yang digunakan dalam proses ini adalah

10000C-15000C.

Kendala-kendala dalam proses solidifikasi terutama disebabkan oleh sifat-sifat limbah yang akan

diolah, antara lain:

a. Limbah mengandung senyawa yang mudah terbakar/meledak

b. Limbah mengandung volatile yang tinggi

c. Limbah mengandung bahan-bahan dengan biodegradabel yang tinggi

d. Limbah mengandung insektisida, fungisida, dan pestisida

e. Limbah mengandung borat (terlindikan), gula (melepaskan kapur)

f. Limbah mengandung kation atau anion yang mengganggu proses

3.1.3.1 Mekanisme Proses

Dalam stabilisasi dan solidifikasi yang sukses melalui mekanismemekanisme

seperti di bawah ini:

a. Makroencapsulation

Adalah suatu mekanisme dimana unsur pokok limbah B3 secara fisika diperangkap dalam

matriks padatan yang jauh lebih besar, sehingga limbah B3 berada dalam pori-pori yang tidak

terlewatkan pada bahan penstabil. Degradasi bahan yang telah terstabilkan meski dalam bentuk

partikel yang besar. Bahan yang terperangkap tersebut bebas untuk bergerak. Limbah yang telah

terstabilkan harus mengalami proses/siklus pembekuan dan peleburan atau pembasahan dan

pengeringan supaya dapat bebas untuk dilepaskan ke lingkungan.

b. Mikroencapsulation

Limbah B3 diperangkap dalam struktur kristal dari bahan padatan pada ukuran mikroskopik.

Akibatnya meskipun bahan yang terstabilkan terdegradasi dalam bentuk partikel yang lebih kecil,

namun sebagian besar tetap dihambat. Karena limbah tidak berubah secara kimia, tingkat

pelepasan kontaminan dari massa terstabilisasi akan meningkat, sejalan dengan penurunan ukuran

partikel.

c. Absorbsi

Adalah suatu proses yang memasukkan kontaminan ke dalam bahan penyerap (sorbent)

seperti layaknya sponge/busa menyerap air. Absorbsi membutuhkan tambahan bahan padat untuk

menyerap cairan bebas yang terkandung dalam limbah. Proses yang digunakan terutama untuk

mengeluarkan/menghilangkan cairan untuk meningkatkan pengolahan limbah, yaitu memadatkan

limbah. Cairan diperas dari tanah. Absorbsi digunakan hanya untuk menyempurnakan

perlakuan/pengolahan terhadap limbah.

Adsorbent yang umum digunakan adalah:

a) Tanah

b) Abu

c) Semen

d) Soda

e) Mineral tanah liat seperti : tentonite, haolinite, dan lain lain.

f) Serbuk gergaji

g) Jerami

d. Adsorbsi

Suatu fenomena kontaminan diikat secara elektronika untuk menstabilkan limbah dalam suatu

padatan. Adsorbsi merupakan fenomena permukaan dan ikatannya merupakam ikatan van der

waals hydrogen bending. Kontaminan diikat secara kimia dalam padatan yang stabil lebih aman

untuk dikeluarkan ke lingkungan.

e. Presipitasi

Proses stabilasasi tertentu akan mengendapakan kontaminan dari limbah yang menghasilkan

bentuk konstituent lebih stabil dalam limbah. Pengendap seperti hidroksida, sulfida, silika,

karbonat dan phosphate masuk dalam massa yang terstabilisasi sebagai bagian dari struktur

material. Fenomena ini bisa diaplikasikan untuk stabilisasi limbah anorganik seperti lumpur

logam hidroksida. Contohnya logam karbonat memiliki kelarutan yang lebih kecil daripada

hidrksida logam. Pada pH tinggi reaksi untuk membentuk karbonat metal dari karbonat

hidroksida:

Me(OH)2 + H2CO3 → MeCO3 (s) + 2H2O ………………(7)

Me = Metal

Pembentukan logam karbonat antara lain dengan pH. Karbonat logam lebih stabil pada pH

tinggi. Pada kondisi asam, logam akan kembali larut dan terbebas ke lingkungan sebagai suatu

larutan.

f. Detoxifikasi

Reaksi kimia tertentu yang terjadi selama proses stabilisasi akan menghasilkan limbah dengan

toksisitas yang rendah. Detoxifikasi adalah suatu mekanisme yang mengubah unsur kimia ke

bentuk lain yang tidak toxic.