stabilisasi/solidifikasi tanah tercemar merkuri...
TRANSCRIPT
STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR
MERKURI TAMBANG EMAS RAKYAT KULON PROGO YOGYAKARTA MENGGUNAKAN SEMEN PORTLAND
DAN TANAH TRAS
Outline
Latar belakang
LATAR BELAKANG
Kegiatan tambang emas
rakyat secara konvensional menggunakan teknik amalgamasi.
Tailing dialirkan langsung ke pekarangan rumah
Contoh tanah pertambangan emas rakyat Kulon Progo, Yogyakarta mengandung merkuri lebih besar dari 50 ppm melebihi batas yang ditetapkan sebesar 0,3 ppm (PP 101/2014).
Latar belakang
Semen portland memiliki kemampuan
yang bagus dalam mekanisme solidifikasi
namun kurang dalam stabilisasi.
Pozzolana mampu meningkatkan
performa semen portland dalam
mekanisme S/S. Salah satu pozzolana
alam yang mampu mengisolasi logam
berat yakni tanah tras.
Penambahan 50% tanah tras dalam
campuran semen portland mampu
meningkatkan kekuatan mekanis beton
yang dihasilkan sebesar 1,6% (Jehhad et
al., 2014)
LATAR BELAKANG
+
Penelitian Terdahulu
Penggunaan semen portland dalam aplikasi S/S sedimen tercemar
multi-logam berat terbukti efektif dengan penambahan pozzolana.
Semen portland memiliki kemampuan hidrasi dan pozzolana
mampu mengadsorp logam berat.
PENELITIAN TERDAHULU
Wang et al., 2014
Jehad et al., 2014
Penambahan 50% tras dalam waktu curing 28 hari meningkatkan
1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir –
semen.
Faisal, 2015
Komposisi optimum campuran semen portland:fly ash dalam aplikasi
teknologi S/S tambang emas rakyat Kulon Progo Yogyakarta dengan
sampel tanah buatan adalah 50:50. Persentase optimum tanah
tercemar yang ditambahkan adalah 50%. Rumusan & tjuan
RUMUSAN MASALAH & TUJUAN
Berapakah komposisi optimum campuran
tanah tras : semen portland untuk proses
S/S?
Berapakah persentase optimum tanah
tercemar yang dapat ditambahkan dalam
campuran tras-semen pada proses S/S?
?
• Menentukan komposisi optimum campuran
tras:semen pada proses S/S.
• Menentukan persentase optimum tanah
tercemar yang dapat ditambahkan pada
campuran semen – tras.
Studi Pustaka
STUDI PUSTAKA
Karakteristik Merkuri (Hg)
Bentuk – bentuk oksidasi
merkuri
- Logam merkuri (Hg0)
- Senyawaan merkuro (Hg+)
- Senyawaan merkuri (Hg2+)
Merkuri memiliki sifat toksisitas
dan kemampuan bioakumulasi
tinggi, khususnya dalam bentuk
metil-merkuri
Semen - tras
Semen Portland
Sebagai perekat hidrolik
Kandungan utama
- CaO yang berfungsi dalam
perekatan.
- SiO2 bahan pengisi (Filler).
- Al2O3 mempercepat proses
pengerasan.
STUDI PUSTAKA
Tras
Bahan stabilisasi dari erupsi gunung api.
Memiliki kandungan kalsium-aluminium-
silikat yang mampu mengeras tidak larut
dalam air saat dicampurkan dengan
semen.
Metode
METODE PENELITIAN
Identifikasi Masalah
Studi Literatur
Rancangan Penelitian
Penelitian
Penelitian Tahap 1
Semen
Portland
(%)
Tanah
Tras
(%)
100 0
90 10
80 20
70 30
60 40
50 50
40 60
30 70
20 80
10 90 Teknik Sampling
Uji Kuat Tekan
SNI 03-1974-1990
ASTM C 109
Komposisi
Optimum Tahap I
(%)
Tanah
Tercemar
Merkuri
(%)
100 0
50 50
40 60
30 70
20 80
10 90
PENELITIAN TAHAP II
Uji Kuat Tekan
35 ton/m2
Uji TCLP
Standard Method 1311
Metode sampling zigzag sesuai kontur dan aliran air
TEKNIK SAMPLING TANAH
Teknik Sampling
Metode Sampling
Lokasi
Tambang emas rakyat
Ds Sangon Kel. Kalirejo
Kec. Kokap Kulon Progo
Penentuan Titik Sampling
Ketinggian dan aliran air
Titik Sampling
-2 titik kontrol
-5 titik tanah terganggu
-Radius luasan sebesar 100 m2 dari pusat pengolahan tambang emas (Veiga, 2004)
GPS
Top Soil
Top soil 30 cm dari permukaan tanah
Metode Sampling
Karakterisasi fisik
Karakteristik Fisik Sampel Tanah (ASTM D422 – Standard Test Method for Particle-
Size Analysis of Soils )
Karakterisasi Sampel Tanah
Jenis Butiran Ukuran
Partikel (mm) Kandungan (%)
Kerikil ≥ 4,76 1,86 Pasir
55,17 - Kasar ≥ 2,00
- Medium ≥ 0,425
- Halus ≥ 0,075
Lanau ≥ 0,0055 30,69
Lempung ≥ 0,0001 12,27
K. kimia
Karakteristik Kimia sampel tanah
pH relatif netral 6,78
Kadar Air 13,24%
Kadar Merkuri dalam tanah (Mercury Analyzer)
LPPT UGM Yogyakarta
Tanah Kontrol 79,14 µg/kg ~ 0,079 mg/kg
Tanah tercemar 892,53 µg/kg ~ 0,89 mg/kg
Karakterisasi Sampel Tanah
Penelitian tahap 1
Persiapan Bahan
- Sampel tanah dioven selama 24 jam
- Digiling dengan alat bond ball mill
kecepatan 56 rpm selama 3-4 jam
- Diayak
Penentuan Kebutuhan Air Campuran Semen-
Tras
- Menggunakan Alat Vicat
Penelitian Tahap I
Kebutuhan air
Kebutuhan Air Penelitian Tahap I
Reaksi pozzolanik antara tras, semen, dan air
Penurunan kebutuhan air terjadi akibat reaksi hidrasi yang tertahan. Reaksi terjadi pada saat awal penambahan air menghasilkan endapan Ca(OH)2, etteringite, dan C-S-H yang membentuk coating pada partikel semen.
Nama Benda Uji
Per-
bandingan Binder (%)
Semen
Portland (g)
Tras (g) Kebutuhan
Air (ml)
I 100 : 0 300 0 78
II 90 : 10 270 30 75
III 80 : 20 240 60 75
IV 70 : 30 210 90 77
V 60 : 40 180 120 76
VI 50 :50 150 150 78
VII 40 :60 120 180 78
VIII 30 :70 90 210 79
IX 20 :80 60 240 82
X 10 : 90 30 270 84
78
75 75
77 76
78 78 79
82
84
70
72
74
76
78
80
82
84
86
0
50
100
150
200
250
300
350
I II III IV V VI VII VIII IX X
Mass
a (
g)
Benda Uji
Semen Tras Kebutuhan air (ml)
Pencampuran adonan
Pembuatan Benda Uji Tahap I (mengacu pada SNI 2493:2011)
Nama
Benda Uji Perbandingan
Binder (%)
Semen
Portland
(g) Tras (g)
I 100 : 0 300 0
II 90 : 10 270 30
III 80 : 20 240 60
IV 70 : 30 210 90
V 60 : 40 180 120
VI 50 :50 150 150
VII 40 :60 120 180
VIII 30 :70 90 210
IX 20 :80 60 240
X 10 : 90 30 270
Proses Curing (Moisture Curing)
Kuat Tekan (ASTM C 109/109 M-02 Standard Test Method for Compressive
Strength of Hydraulic Cement Mortar)
Bak besar
Plastik
Ember air
Benda Uji
Hasil Kuat Tekan Tahap I
Nama
Benda Uji
Perbandingan
Binder
Beban Tekan
(kg) Beban Tekan
Rata-rata (kg)
Luas Sisi
(cm2)
Kuat Tekan
(kg/cm2) (Semen :
Tras) A B
I 100:0 12350 12000 12175 25 487
II 90:10 10750 8800 9775 25 391
III 80:20 10900 9600 10250 25 410
IV 70:30 9150 11000 10075 25 403
V 60:40 6550 9200 7875 25 315
VI 50:50 7550 8000 7775 25 311
VII 40:60 6500 4600 5550 25 222
VIII 30:70 4900 5400 5150 25 206
IX 20:80 3550 5000 4275 25 171
X 10:90 1800 3000 2400 25 96
487
391 410 403
315 311
222 206 171
96
0
100
200
300
400
500
600
I II III IV V VI VII VIII IX X
Kuat
Tekan (
kg/c
m2)
Benda Uji
• Kuat tekan dipengaruhi oleh: pasta semen, volume rongga, agregat, dan
interface (Widodo, 2010).
• Teknis proses pemadatan secara manual menyebabkan interface tidak sempurna
Komposisi optimum
Komposisi Optimum Binder
Standar kuat tekan menurut US EPA untuk pengelolaan
tanah tercemar logam berat 3,5 kg/cm2
Aspek ekonomis mengurangi konsumsi semen
Semen : Tras
10 : 90
Uji Konsistensi Normal
Tanah lempung mampu mengikat air, terjadi lekatan yang
kuat sehingga air tertahan oleh partikel lempung (Intara
dkk., 2011)
Penelitian Tahap II
Benda Uji Komposisi
Binder : Tanah
Semen
Portland
(g) Tras (g)
Tanah
(g) Kebutuhan
Air (ml)
I 100 : 0 30 270 0 84
II 50 : 50 15 135 150 104
III 40 : 60 12 108 180 110
IV 30 : 70 9 81 210 112
V 20 : 80 6 54 240 115
VI 10 : 90 3 27 270 120
84
104 110 112 115 120
0
20
40
60
80
100
120
140
0
50
100
150
200
250
300
I II III IV V VI
Volu
me A
ir (
ml)
Mass
a (
g)
Benda Uji
Semen Tras Tanah Kebutuhan air (ml)
Pembuatan Benda Uji Tahap II
Curing
Uji Kuat Tekan II
Benda Uji Komposisi
Binder : Tanah
Semen
Portland
(g) Tras (g)
Tanah
(g)
I 100 : 0 30 270 0
II 50 : 50 15 135 150
III 40 : 60 12 108 180
IV 30 : 70 9 81 210
V 20 : 80 6 54 240
VI 10 : 90 3 27 270
Hasil Uji Kuat Tekan II
Benda
Uji Komposisi
Binder : Tanah
Beban Tekan
(kg) Beban Tekan
Rata-rata
(kg)
Luas Permukaan
Benda Uji
(cm2)
Kuat Tekan
(kg/cm2) A B
I 100 : 0 1800 3000 2400 25 96,0
II 50 : 50 820 1040 930 25 37,2
III 40 : 60 560 520 540 25 21,6
IV 30 : 70 300 300 300 25 12,0
V 20 : 80 320 160 240 25 9,6
VI 10 : 90 140 160 150 25 6,0
96.0
37.2
21.6
12.0 9.6 6.0
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
I II III IV V VI
Kuat
Tekan (
kg/cm
2)
Benda Uji
Kuat Tekan
Uji TCLP
Mengacu pada US EPA Method 1311
Benda Uji Komposisi
Binder : Tanah pH awal
I 100 : 0 11,10
II 50 : 50 10,50
III 40 : 60 10,40
IV 30 : 70 10,20
V 20 : 80 10,10
VI 10 : 90 10,50
• Binder terdiri dari senyawa CaO, SiO2, dan Al2O3 yang bersifat basa bila bereaksi dengan air (Indrawati et al., 2008).
Benda
Uji
pH
Akhir
I 4,50
II 4,00
III 3,70
IV 2,76
V 2,62
VI 1,64
• pH<5 = lar.ekstraksi 1, pH 4,93±0,05
• pH>5 = lar.ekstraksi 2, pH 2,88±0,05
Hasil Uji Kadar Merkuri
SNI 6989.78:2011 dengan AAS Lab. BARISTAND Surabaya
Benda
Uji Komposisi
Binder : Tanah Konsentrasi Merkuri
(mg/L)
I 100 : 0 Tidak Terdeteksi
II 50 : 50 0,0009
III 40 : 60 0,0007
IV 30 : 70 0,0009
V 20 : 80 0,0011
VI 10 : 90 0,0011
• Baku mutu kadar merkuri TCLP-B PP No. 101 tahun 2014 adalah 0,05 mg/L.
OPTIMUM
Hasil Uji Kadar Merkuri
dengan ICP Lab. Ubaya
Benda
Uji Komposisi
Binder : Tanah Konsentrasi
Merkuri (mg/L) Keterangan
I 100 : 0 Tidak Terdeteksi
LOD = 0,210 mg/L
II 50 : 50 Tidak Terdeteksi
III 40 : 60 Tidak Terdeteksi
IV 30 : 70 Tidak Terdeteksi
V 20 : 80 Tidak Terdeteksi
VI 10 : 90 Tidak Terdeteksi
Reaksi Merkuri dengan Binder
Hg2+ + OH- Hg(OH)2 ↓
Hg(OH)2 HgO↓ + H2O
Hg2+ +(CO3) 2 HgCO3↓
Efisiensi pengolahan
Konsentrasi merkuri hasil TCLP = 0,0011 mg/L
Massa sampel uji TCLP = 25 g
Massa total benda uji = 300 g
Volume larutan TCLP = 500 ml
Massa merkuri dalam larutan TCLP = 500
1000x 0,0011 mg
= 5x10-4mg
Massa merkuri dalam benda uji = 300
25 𝑥5x10−4
= 6,6x10-3 mg
Kadar merkuri awal = 0,89 mg/kg
Kadar merkuri dalam 270 g tanah = 0,89 x 0,270
= 0,24 mg
Efisiensi = 0,24−0,0066
0,24
= 97,25 %
Komposisi optimum Tahap I (campuran binder semen :
tras) adalah 10 :90.
Komposisi optimum binder dan tanah tercemar adalah
10:90
Kesimpulan
TERIMA KASIH