stabilisasi/solidifikasi tanah tercemar merkuri...

29
STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI TAMBANG EMAS RAKYAT KULON PROGO YOGYAKARTA MENGGUNAKAN SEMEN PORTLAND DAN TANAH TRAS Outline

Upload: others

Post on 03-Nov-2020

14 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR

MERKURI TAMBANG EMAS RAKYAT KULON PROGO YOGYAKARTA MENGGUNAKAN SEMEN PORTLAND

DAN TANAH TRAS

Outline

Page 2: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

Latar belakang

Page 3: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 4: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 5: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 6: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 7: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 8: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 9: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 10: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 11: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

Metode sampling zigzag sesuai kontur dan aliran air

TEKNIK SAMPLING TANAH

Teknik Sampling

Page 12: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 13: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

Top soil 30 cm dari permukaan tanah

Metode Sampling

Karakterisasi fisik

Page 14: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 15: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 16: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 17: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 18: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 19: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 20: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 21: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 22: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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)

Page 23: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 24: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 25: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 26: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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

Page 27: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

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 %

Page 28: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

Komposisi optimum Tahap I (campuran binder semen :

tras) adalah 10 :90.

Komposisi optimum binder dan tanah tercemar adalah

10:90

Kesimpulan

Page 29: STABILISASI/SOLIDIFIKASI TANAH TERCEMAR MERKURI …repository.its.ac.id/71652/3/3312100109-presentationpdf.pdf · 1,6% kuat tekan mortar dibandingkan dengan campuran pasir – semen

TERIMA KASIH