BAB II KAJIAN PUSTAKA
2.1.
Kajian Teoritis
2.1.1. Air Air adalah suatu zat kimia yang paling penting bagi semua bentuk kehidupan yang diketahui sampai saat ini dimuka bumi. Air menutupi hampir 71 % permukaan bumi. Terdapat 1,4 triliun kilometer kubik (330 juta mil3) tersedia di bumi. Air sebagian besar terdapat di laut (air asin) dan pada lapisan – lapisan es (di kutub dan puncak – puncak gunung), akan tetapi juga dapat hadir sebagai awan, hujan, sungai, muka air tawar, danau, uap air dan lautan es . Air dalam obyek – obyek tersebut bergerak mengikuti siklus air, yaitu melalui penguapan, hujan dan aliran air di atas permukaan tanah (runoff, meliputi mata air, sungai, muara) menuju laut. Air bersih penting bagi kehidupan manusia. Di banyak tempat di dunia terjadi kekurangan persediaan air. Air dapat berwujud padatan (es), cairan (air) dan gas (uap air). Air merupakan satu – satunya zat yang secara alami terdapat di permukaan bumi dalam ketiga wujudnya tersebut. Air ditemukan baik dipermukaan bumi maupun di atmosfir bumi. Sekitar 65 % berat tubuh manusia terdiri dari air. Air terdapat pula dalam jumlah yang besar dalam tumbuhan dan hewan (Kacaribu, 2008: 8) Air adalah senyawa kimia yang terdiri dari atom H dan O. Sebuah molekul air terdiri dari satu atom O yang berikatan kovalen dengan dua atom H. Molekul air yang satu dengan molekul – molekul air lainnya bergabung dengan satu ikatan
6
7
hidrogen antara atom H dan atom O dari molekul lainnya. Adanya ikatan ini yang menyebabkan air memiliki sifat – sifat yang khas seperti terlihat pada tabel 2.1 Tabel 2.1 Sifat – Sifat Penting Dari Air Sifat Efek dan kegunaan Pelarut yang sangat baik Transport zat – zat makanan dan bahan buangan yang dihasilkan proses biologi Konstanta dielektrik paling tinggi Kelarutan dan ionisasi dari senyawa ini diantara cairan murni lainnya tinggi dalam larutannya Tegangan permukaan lebih tinggi Faktor pengendali dalam fisiologi, daripada cairan lainnya membentuk fenomena tetes dan permukaan Transparan terhadap cahaya Tidak berwarna, mengakibatkan cahaya tampak dan sinar yang mempunyai yang dibutuhkan untuk fotosintesis panjang gelobang lebih panjang mencapai kedalaman tertentu dari sinar ultraviolet Bobot jenis tertinggi dalam bentuk Air beku (es) mengapung, sirkulasi vertikal cairan (fasa cair) pada 0c menghambat stratifikasi badan air Panas penguapan lebih tinggi dari Menentukan transfer panas dan molekul air material lainnya antara atmosfer dan badan air Kapasitas kalor lebih tinggi Stabilisasi dari temperatur organisme dan dibandingkan dengan cairan lain wilayah geografis. kecuali Amonia Panas laten dan peleburan lebih Temperatur stabil pada titik beku tinggi daripada cairan lain kecuali Amonia Sumber: Rukaesih, 2004: 18 Air merupakan senyawa antara hidrogen dan oksigen dan dengan rumus kimia H20. Air secara fisik memiliki sifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau. Berikut tabel parameter fisik air bersih Tabel 2.2 Parameter Air Bersih Parameter Satuan Kadar yang diperbolehkan Warna TCU 50 Rasa 0 Temperatur C Suhu udara +30C Kekeruhan NTU 25 Bau TDS mg/L 1.500 Sumber: PERMENKES Nomor 416/MES.KES/PER/IX/1990
Keterangan Tidak berasa
Tidak berbau
8
Zat kimia ini merupakan suatu pelarut yang penting, yang memiliki kemampuan untuk melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam – garam, gula, asam, beberapa jenis gas dan banyak macam molekul organik. Keadaan air yang berbentuk cair merupakan suatu keadaan yang tidak umum dalam kondisi normal, terlebih lagi dengan memperhatikan hubungan antara hidrida – hidrida lain yang mirip dalam kolom oksigen pada tabel periodik, yang mengisyaratkan bahwa air seharusnya berbentuk gas, sebagaimana hidrogen sulfida. Dengan memperhatikan tabel periodik, terlihat bahwa unsur – unsur yang mengelilingi oksigen adalah nitrogen, flour, fosfor, sulfur dan klour. Semua elemen – elemen ini apabila berikatan dengan hidrogen akan menghasilkan gas pada temperatur dan tekanan normal. Alasan mengapa hydrogen berikatan dengan oksigen membentuk fasa berkeadaan cair, adalah karena oksigen lebih bersifat elektronegatif ketimbang elemen – elemen lain tersebut ( kecuali flour ). Tarikan atom oksigen pada elektron – elektron ikatan jauh lebih kuat dari pada yang dilakukan oleh atom hidrogen, meninggalkan jumlah muatan positif pada kedua atom hidrogen, dan jumlah muatan negatif pada atom oksigen. Adanya muatan pada tiap – tiap atom tersebut membuat molekul air memiliki momen dipol. Gaya tarik – menarik listrik antara molekul – molekul air akibat adanya dipol ini membuat masing – masing molekul saling berdekatan, membuatnya sulit untuk dipisahkan dan yang pada akhirnya menaikkan titik didih air. Gaya tarik – menarik ini disebut sebagai ikatan hidrogen .
9
Air sering disebut sebagai pelarut universal karena air melarutkan banyak zat kimia. Air berada dalam kesetimbangan dinamis antara fase cair dan padat di bawah tekanan dan temperatur standar. Dalam bentuk ion, air dapat dideskripsikan sebagai sebuah ion hidrogen ( H+ ) yang berasosiasi ( berikatan ) dengan sebuah ion hidroksida ( OH- ) (Kacaribu, 2008: 29 – 31). 2.1.2. Air Tanah Air tanah adalah air yang menempati rongga – rongga dalam lapisan geologi. Lapisan tanah yang terletak dibawah permukaan air tanah dinamakan daerah jenuh (saturated zone), sedangkan daerah tidak jenuh berada diatas daerah jenuh sampai ke permukaan tanah, yang rongga – rongganya berisi air dan udara. Karena air tersebut meliputi lengas tanah (soil moisture) dalam daerah perakaran (root zone), maka air mempunyai arti yang penting bagi pertanian, ilmu tanah dan botani. Antara daerah jenuh dan daerah tidak jenuh tidak ada garis batas yang tegas, karena keduanya mempuyai batas yang interdependen, dimana air dari kedua daerah tersebut dapat bergerak ke daerah yang lain atau sebaliknya (Soemarto, 1999: 161). Air tanah (groundwater) merupakan air yang berada di bawah permukaan tanah ditemukan pada akifer. Pergerakan air tanah sangat lambat; kecepatan arus berkisar 10-10 – 10-30 m/detik dan dipengaruhi oleh porositas, permeabilitas dari lapisan tanah, dan pengisian kembali air (recharge). Karakteristik utama yang membedakan air tanah dengan air permukaan adalah pergerakan yang sangat lambat dan waktu tinggal (residence time) yang sangat lama, dapat mencapai puluhan bahkan ratusan tahun. Karena pergerakan yang sangat lambat dan waktu
10
tinggal yang lama maka air tanah sulit untuk pulih kembali jika terjadi pencemaran. Pada daerah jenuh, setiap pori tanah dan batuan terisi oleh air, yang merupakan air tanah. Batas atas daerah saturasi disebut water table, yang merupakan peralihan antara daerah saturasi yang banyak mengandung air dan daerah belum jenuh yang masih mampu menyerap air. Jadi daerah saturasi berada di bawah daerah belum jenuh. Kemampuan tanah dan batuan dalam menahan air tergantung pada sifat porositas dan permebilitas tanah. Adapun karakteristik sifat tanah ditunjukkan dalam tabel 2.3. Tabel 2.3. Karakteristik Fisika Dan Kimia Tanah Dengan Tekstur Yang Berbeda Kapasitas Inflitrasi Kapasitas Aerasi Tekstur Tanah Penahan Nutrien Air Penahan Air 1.Tanah liat/pekat Baik Jelek Baik Jelek (clay) 2.Lumpur (silt) Sedang Jelek Sedang Sedang 3.Pasir (sand) Jelek Baik Jelek Baik 4.Tanah liat/gemuk Sedang Sedang Sedang Sedang (loam) Sumber: Modifikasi Miller, 1992 dalam Efendi, 2003 Pada saat infiltrasi ke dalam tanah, air permukaan mengalami kontak dengan mineral – mineral yang terdapat di dalam tanah dan melarutkannya, sehingga kualitas air mengalami perubahan karena terjadi reaksi kimia. Kadar oksigen dalam air masuk kedalam tanah menurun, digantikan oleh karbondioksida yang berasal dari aktifitas biologis, yaitu dekomposisi bahan organik yang terdapat dalam lapisan tanah pucuk (top soil). Kandungan bahan – bahan terlarut dalam air tanah ditunjukkan dalam tabel 2.4.
11
Tabel 2.4. Kandungan Bahan – Bahan Terlarut Dalam Air Tanah Ion Utama Ion Sekunder Ion Minor (1,0 – 1000 mg/liter) (0,01 – 10,0 mg/liter) (0,0001 – 0,1 mg/liter) Sodium Besi Arsen Lead/Timbal Kalsium Aluminium Barium Litium Magnesium Kalium Baromida Mangan Bikarbonat Karbonat Kadmium Nikel Sulfat Nitrat Kromium Fosfat Klorida Flourida Kobalt Strontium Boron Copper Uranium Silika Selenium Iodida Zinc Sumber: Todd, 1980 dalam Efendi, 2003 Air tanah yang berasal dari lapisan deposit pasir memiliki kandungan karbondioksida tinggi dan kandungan bahan terlarut (TDS) rendah. Air tanah yang berasal dari lapisan deposit kapur (limestone) memiliki karbondioksida yang rendah (karena karbondioksida bereaksi dengan kapur), namun memiliki nilai TDS yang tinggi. Beberapa jenis air tanah dengan perbedaan kualitas air ditunjukkan dalam tabel 2.5 Tabel 2.5. Beberapa Jenis Air Tanah Dan Kandungan Ion – Ion Utama Jenis Air Tanah Paramat er Magmatic Carbonate Sandstone Gypsum Rock Salt (mg/l) Rock Rock Na+ 5 – 15 3 – 30 2 – 100 10 – 40 Hingga 1000 + K 0,2 – 1,5 0,2 – 5 Hingga 1 5 – 10 Hingga 100 Ca2+ 4 – 30 5 – 40 40 – 90 Hingga 100 Hingga 1000 Mg2+ 2–6 0 – 30 10 – 50 Hingga 70 Hingga 1000 2+ Fe Hingga 3 0,1 – 5 Hingga 0,1 Hingga 0,1 Hingga 2 Cl3 – 30 5 – 20 5 – 15 10 – 50 Hingga 1000 NO30,5 – 5 0,5 – 10 1 – 20 10 – 40 Hingga 1000 + HCO3 10 – 60 2 – 25 150 – 300 50 – 200 Hingga 1000 SO421 – 20 10 – 30 5 – 50 Hingga 100 Hingga 1000 SiO3 Hingga 40 10 – 20 3–6 10 – 30 Hingga 30 Sumber: Rump dan Krist, 1992 dalam Efendi, 2003 Air tanah biasanya memiliki kandungan besi relatif tinggi. Jika air tanah mengalami kontak dengan udara dan mengalami oksigenisasi, ion ferri pada ferri
12
hidroksida [Fe(OH)3] yang banyak terdapat dalam air tanah akan teroksidasi menjadi ion ferro dan segera mengalami presipitasi (pengendapan) serta membentuk warna kemerahan pada air. Oleh karena itu, sebelum digunakan untuk berbagai keperluan, sebaiknya air tanah yang baru disedot didiamkan terlebih dahulu selama beberapa saat untuk mengendapkan besi. Selain itu, perlakuan ini juga bertujuan untuk menurunkan kadar karbondioksida dan menaikkan kadar oksigan terlarut (Efendi, 2003: 44 – 48). Air tanah merupakan sumber air tawar terbesar di bumi, mencapai kira – kira 30% dari semua air tawar atau 10,5 juta km3. Akhir – akhir ini pemanfaatan air tanah meningkat dengan cepat, bahkan di beberapa tempat tingkat eksploitasinya sudah mencapai tingkat membahayakan. Air tanah biasanya diambil, baik untuk sumber air bersih maupun untuk irigasi, melalui sumur terbuka, sumur tabung, spring, dibanding air permukaan air tanah memiliki keuntungan sebagai berikut: a. Tersedia dekat dengan tempat yang memerlukan, sehingga kebutuhan bangunan pembawa/distribusi lebih murah. b. Debit (produksi) sumur biasanya relatif stabil. c. Lebih bersih dari bahan pencemar (polutan) permukaan. d. Kualitasnya lebih seragam. e. Bersih dari kekeruhan, bakteri, lumut atau tumbuhan dan binatang air. Cara pengambilan air tanah yang paling tua dan sederhana adalah dengan membuat sumur gali (dug wells) dengan kedalaman lebih rendah dari posisi permukaan air tanah. Jumlah air yang dapat diambil dari sumur gali biasanya
13
terbatas, dan yang diambil adalah air tanah dangkal. Untuk pengambilan yang lebih besar diperukan luas dan kedalaman galian yang lebih besar. Sumur gali biasanya dibuat dengan kedalaman tidak lebih dari 5 – 8 meter dibawah permukaan tanah. Cara ini cocok untuk daerah pantai dimana air tawar berada di atas air asin. Perlu di perhatikan untuk sumur di daerah pantai lekung penurunan permukaan (depression cone) air tanah harus sekecil mungkin untuk menghindari tersedotnya air asin ke dalam sumur (Suripin, 2001: 141 – 142). 2.1.3. Fe Besi (Fe) merupakan logam transisi dan memiliki nomor atom 26. Bilangan oksidasi Fe adalah +3 dan +2. Fe memiliki berat atom 55,845 g/mol, titik leleh 1.5380C, dan titik didih 2.8610C. Fe masuk dalam urutan sepuluh besar sebagai unsur di bumi. Fe menyusun 5 – 5,6% dari kerak bumi dan menyusun 35% dari masa bumi. Fe menempati berbagai lapisan bumi. Kosentrasi tertinggi terdapat pada lapisan dalam dari inti bumi dan sejumlah kecil terdapat di lapisan terluar kerak bumi. Beberapa tempat di bumi bisa mengandung Fe sampai 70%. Logam Fe ditemukan dalam inti bumi berupa hematit. Fe hampir tidak dapat ditemukan sebagai unsur bebas. Fe diperoleh dalam bentuk tidak murni sehingga harus melalui reaksi reduksi guna mendapatkan Fe murni. Fe ditemukan terutama sebagai mineral hematit (Fe2O3); magnetit (Fe3O4); mineral lain yang merupakan sumber Fe Adalah limonit (FeO(OH)nH2O), siderit (FeCO3) dan takonit. Inti bumi sebagian besar terdiri dari alloy besi – nikel (Fe – Ni) dan kira – kira 5% meteorit mengandung LOOY Fe – Ni.
14
Berbagai jenis senyawa besi meliputi: a. Besi – Florida; antara lain FeF2; FeF2.4H2O; FeF3.3H2O. b. Besi – Klorida; antara lain FeCl2; FeCl2.2H2O; FeCl2.4H2O; FeCl3. c. Besi – Bromida; antara lain FeBr2; FeBr3. d. Besi – Iodida ; antara lain FeI2; FeI3. e. Besi – Sulfida; seperti FeS. f. Besi – Selenida; seperti FeSe. g. Besi – Telurida; seperti FeTe. h. Besi – Nitrida; seperti Fe2N. (Widowati, Sastiono dan Jusuf, 2008: 209). 2.1.3.1. Fe Dalam Air Besi adalah salah satu dari lebih dari unsur – unsur penting dalam air permukaan dan air tanah. Perairan yang mengandung besi sangat tidak diinginkan untuk keperluan rumah tangga, karena dapat menyebabkan bekas karat pada pakaian, porselin dan alat – alat lainnya serta menimbulkan rasa yang tidak enak pada air minum pada konsentrasi diatas kurang lebih 0,31 mg/l. Sifat kimia perairan dari besi adalah sifat redoks, pembentukan kompleks, metabolisme oleh mikroorganisme dan pertukaran dari besi antara fasa dan fase padat yang mengandung besi karbonat, hidroksida dan sulfida.
15
Gambar 2.1 Bekas Karat Pada Gayung Salah Satu Kamar Mandi Kost Kuning Sumber: Dokumentasi Pribadi Besi (II) sebagai ion berhidrat yang dapat larut, Fe2+, merupakan jenis besi yang terdapat dalam air tanah. Karena air tanah tidak berhubungan dengan oksigen dari atmosfer, konsumsi oksigen bahan organik dalam media mikroorganisme sehingga menghasilkan keadaan reduksi dalam air tanah. Oleh karena itu, besi dengan gan bilangan oksidasi rendah, yaitu Fe (II) umum ditemukan dalam air tanah dibandingkan Fe (III). Secara umum Fe (II) terdapat dalam air tanah berkisar antara 1,0 – 10 mg/l namun demikian tingkat kandungan besi sampai sebesar 50 mg/l dapat juga ditemukan dalam alam air tanah di tempat – tempat tertentu. Air tanah yang mengandung Fe (II) mempunyai sifat unik. Dalam kondisi tidak ada oksigen air tanah yang mengandung Fe (II) jernih, begitu mengalami oksidasi oleh oksigen yang berasal dari atmosfer ion ferro akan bberubah erubah menjadi ferri dengan reaksi sebagai berikut: 4Fe2+ + O2 + 10 H20 → 4Fe (OH)38H+
16
dan air menjadi keruh. Pada pembentukan besi (III) oksidasi terhidrat yang tidak larut menyebabkan air berubah menjadi abu – abu (Rukaesih, 2004: 50 – 51.) Air tanah dalam biasanya memiliki karbondioksida dengan jumlah yang relatif banyak, dicirikan dengan rendahnya pH dan biasanya disertai dengan kadar oksigen terlarut rendah atau bahkan terbentuk suasana anaerob. Pada kondisi ini, sejumlah ferri karbonat akan larut sehingga terjadi peningkatan kadar besi pada ferro. Hal ini juga dapat terjadi pada perairan anaerob. Dengan kata lain, besi (Fe2+) hanya ditemukan pada perairan bersifat anaerob, akibat proses dekomposisi bahan organik bahan organik yang berlebihan. Jadi, diperairan kadar besi (Fe2+) yang tinggi berkolerasi dengan kadar bahan organik tinggi; atau kadar besi yang tinggi terdapat pada air yang berasal dari air tanah dalam yang bersuasana anaerob atau dari lapisan dasar perairan yang sudah tidak mengandung oksigen. Menurut Mcneely et al. (1979) dalam Efendi, H., pada air tanah dalam dengan kadar oksigen yang rendah, kadar besi dapat mencapai 10 – 100 mg/l, sedangkan pada perairan laut sekitar 0,01 mg/l (Efendi, 2003: 163). Daerah pertanian atau persawahan mempunyai ciri – ciri antara lain infiltrasi yang rendah dan kandungan besi (Fe) yang tinggi. Kandungan besi ini dapat dihasilkan dari proses pembajakan sawah selama bertahun – tahun lamanya. Oleh karena tanah tersebut diolah dalam kondisi basah, maka sanyawa besi akan turun ke bawah pada lapisan tanah yang tidak diolah. Akibatnya, tanah yang tidak diolah akan mengeras dan mengakibatkan terjadinya kedap air. Air yang
17
mempunyai kandungan Fe tinggi apabila bersentuhan atau bereaksi dengan udara yang mengandung oksigen akan menghasilkan warna kecokelatan. Dengan demikian jika bak penampungan diisi dengan air, mula – mula air kelihatan jernih. Lama – kelamaan karena bersentuhan atau bereaksi dengan udara maka Fe tersebut teroksidasi dan menimbulkan warna kecokelatan seperti besi yang berkarat (Aliya, 2005: 43). Dalam PERMENKES nomor 416/MEN.KES/PER/IX/1990 tentang syarat – syarat dan pengawasan kualitas air diatur baku mutu Fe yang diperbolehkan dalam air bersih adalah 1,0 mg/l. 2.1.3.2. Manfaat Fe Bagi Tubuh Fe yang dalam keadaan tereduksi kehilangan 2 elektron memiliki 2 sisa muatan positif, yaitu bentuk ferro. Keadaan teroksidasi Fe kehilangan 3 elektron memiliki sisa 3 muatan positif, yaitu bentuk ferri. Fe dalam bentuk 2 ion sangat menguntungkan sehingga bisa berperan dalam proses respirasi sel serta sebagai kofaktor enzim yang terlibat dalam oksidasi dan reduksi untuk produksi energi yang terdapat pada semua sel tubuh. Ferro merupakan unsur penting bagi mahluk hidup. Fe memiliki berbagai fungsi esensial dalam tubuh, yaitu: a. Sebagai alat angkut oksigen dari paru – paru ke seluruh tubuh. b. Sebagai alat angkut elektron dalam sel. c. Sebagai bagian terpadu dari berbagai reaksi enzim (Widowati, Sastiono dan Jusuf, 2008: 218).
18
2.1.3.3. Efek Toksik Fe Intake Fe dalam dosis besar pada manusia bersifat toksik karena besi ferro bisa bereaksi dengan peroksida dan menghasilkan radikal bebas. Fe bersifat toksik bila jumlah transferin melebihi kebutuhan sehingga mengikat Fe bebas. Konsumsi Fe berlebih berakibat pada peningkatan feritrin dan hemosiderin juga meningkat dalam sel parenkim hati. Kadar Fe dalam feritrin dan hemosiderin juga meningkat. Hemosiderin akan masuk ke dalam sel parenkim orgam – organ lain, misalnya pankreas, oto jantung dan ginjal sehingga dalam jangka panjang hemosiderin akan tertimbun dan merusak kerja organ – organ tersebut. Akibat patologis dari paparan Fe secara kronis, kadar Fe dalam tubuh meningkat hingga mencapai 20 – 40 g. Sebagian besar Fe dalam bentuk hemosiderin. Konsentrasi terbesar Fe berada dalam sel parenkim hati dan pankreas, serta organ endokrin dan jantung. Fe dalam retikuloendotelial sel limpa berada dalam jumlah terbesar pada penderita yang menerima transfusi darah secara berulang dan penderita yang terpapar Fe melalui peralatan masak dalam jangka waktu yang lama. Toksisitas kronis Fe bisa mengakibatkan gangguan fungsi hati, endokrin dan penyakit kardiovaskuler (Widowati, Sastiono dan Jusuf, 2008: 226 – 227). 2.1.4. Fly Ash (Abu Terbang) Pada industri pusat listrik tenaga uap milik PLN dengan menggunakan bahan bakar batu bara untuk pembangkit ketel uap (steam boiler), maka diperoleh uap untuk pembangkit turbin dan limbah padat diantaranya adalah abu terbang
19
(Fly Ash) dan abu bawah (bottom ash).. Abu bawah dicampur dengan air kemudian dibuang.
Gambar 2.2 Timbunan batu bara di Lokasi PT. PG Tolangohula Sumber: Dokumentasi pribadi Semakin tinggi efisiensi sistem pengendalian pencemaran udara, maka semakin besar pula abu terbang yang dapat dipindahkan. Efisiensi pemindahan partikulat abu terbang dapat mencapai 99% jika digunakan sistem filter kain tenun. Abu terbang terdiri atas partikulat ukuran micron dan sub – micron yang dapat dikumpulkan dengan sistem pengendalian pencemaran udara. Abu terbang yang sudah dikumpulkan ditransport dan dibuang dengan alat pneumatic conveyor masuk ke dalam tangki dilengkapi tutup untuk mencegah abu terbang bertebaran di udara terbuka (Tcnobanoglus, Theisen dan Vigil, 1993 dalam Suharto, 2011: 275).
20
Gambar 2.3 Timbunan bottom ash dan fly ash Sumber: Dokumentasi pribadi Kualitas pasir silika atau SiO2 dalam limbah padat abu terbang ng lebih tinggi dari pasir silika, a, sehingga mempunyai potensi sebagai bahan baku industri lainnya seperti industri pembuatan batako dan genteng untuk rumah murah. Prosedur penanganan abu terbang dilakukan dalam keadaan basah dan ditutup, sehingga tidak ada emisi abu terbang ke udara. Jika abu terbang ingin diangkut dengan truk, maka disarankan truk pengangkut abu terbang ditutup dan dicegah tidak ada kebocoran selama transportasi. 2.1.4.1. Abu Terbang Sebagai Bahan Baku Industri 1. Ekstraksi abu terbang dengan NaOH Jika abu terbang dienstruksi dengan 2 molar NaOH dalam alat ekstraktor dengan suhu 900C selama 6 jam, maka diperoleh hasil akstraksi akstraksi berturut – turut kadar CaO sebesar 1,12% berat, SiO2 sebesar 61,34%, Fe2O3 sebesar 1,78% berat dan Al2O3 sebesar 32,43% berat. Kadar SiO2 dalam abu terbang sebelum diekstrasi sbesar 58,31% berat menjadi 61,34% berat sesudah diekstraksi. Kadar
21
SiO2 dalam pasir silika untuk pembuatan semen sebesar 50,16% berat (PT Semen Cibinong, 2003 dalam Suharto, 2011: 276). 276)
Gambar 2.4 Fly ash Sumber: Dokumentasi pribadi Di Amerika Serikat (USA) pada tahun 1993, dicatat limbah abu terbang sebesar 43,3 juta metric ton abu terbang dihasilkan oleh pusat Listril Tenaga Uap. Dari jumlah 43,4 juta metric ton abu terbang ini, sebesar 9,5 juta metric tonsudah dimanfaatkan, sedangkan sisanya masih belum dimanfaatkan sepenuhnya. Abu terbang yang dihasilkan dari berbagai Negara Negara seperti Indonesia, Australia, Taiwan, China, Hong Kong, India, Jepang, Korea Selatan, Malaysia dan Thailand dengan jumlah abu terbang sekitar 121 juta metric ton dan sekitar 42% yang sudah dimanfaatkan, sedangkan sisanya belum dimanfaatkan untuk bahan baku atau produk lainnya. Batu bara dipresiksi sampai tahun 2012 akan menduduki peringkat kedua sebagai sumber energi dunia sesudah minyak bumi dan gas alam. Harga batu bara akan semakin meningkat sekitar 20% (Abadi, De Barr, Rapp, Hughes, Chou dan Banerjee, Banerje 1996 dalam Suharto, 2011: 276).
22
Berbagai komponen abu terbang terdiri atas: a. Campuran abu terbang. b. Unsur karbon yang tak terbakar yang digunakan untuk suplemen bahan bakar, carbon black dan karbon aktif. c. Senyawa magnesia yang digunakan untuk pigmen, pembersih, bahan baku ferrit dan aditif semen. d. Bahan baku gelas reaktif yang digunakan untuk zeolit, bahan baku struktural dan bahan isolasi. e. Batu apung yang digunakan untuk keramik ringan dan pengisi polimir. 2. Kendala Penggunaan Abu Terbang Kendala penggunaan abu terbang disebabkan komposisi kimia dan sifat fisiknya yang sangat bervariasi dan tergantung jenis batu baranya, jenis ketel uap dan ketinggian cerobong asap. Kendala lain adalah abu terbang banyak mengandung kontaminan belerang dan karbon sehingga sangat jelek untuk digunakan sebagai bahan baku pembuatan semen dan batako, namun batu bara dengan kandungan belerang rendah dapat digunakan sebagai bahan baku batako dan semen murah. 3. Karbon Tak Terbakar Semakin tinggi karbon dalam abu terbang yang tak terbakar semakin besar kendala abu terbang untuk pembuatan semen. Karbon yang tak terbakar dalam abu terbang sekitar 3% berat. Karbon tak terbakar dalam abu terbang dapat dimurnikan sehingga diperoleh produk karbon sebagai bahan baku pembuatan karbn aktif, industry grafit dan bahan bakar ketel uap. Metode pemisahan karbon
23
tak terbakar dalam abu terbang dapat dilakukan dengan metode berturut – turut, sebagai berikut: a. Pemisahan dengan udara (air classification). b. Pemisahan dengan elektrostatik. Pemisahan karbon tak terbakar dalam abu terbang dilakukan denga elektroda positif dan elektroda negative dimana abu terbang diumpamakan melewati elektroda positif dan elektroda negatif. Pada elektroda positif mampu menampung abu bersih dan pada elektroda negative dapat menampung karbon kadar tinggi. 2.1.4.2 Jenis – jenis Produk Berbasis Abu Terbang 1. Produk Batu Apung Batu apung bentuk bola silinder terbentuk selama pembakaran batu bara yang terdiri atas silica, alumina, dan besi oksida dengan ukuran antara 20 – 200 µm. Batu apung sangat ringan, kekuatannya tinggi, stabil terhadap panas, secara kimia batu apung adalah inert. Kegunaan bat apung antara lain untuk pengisi resin, pengisi cat, pengisi bata ringan dan sebagai bahan isolasi. 2. Semen Abu Terbang Semen ialah senyawa kimia yang bersifat hidrolis artinya jika dicampur denga air dalam jumlah tertentu akan mengikat bahan – bahan lain menjadi suatu satuan massa yang memadat dan mengeras (Austin, T.G, 1975 dalam Suharto, 2011: 278) Semen abu terbang atau disebut pula semen pozzolan yang terdiri atas campuran semen portland tipe 1 dan abu terbang. Semen pozzolan tahan terhadap
24
asam sulfat sehingga cocok untuk konstruksi di bawah laut dan daerah dengan kadar sulfat tinggi. Semen abu terbang digunakan untuk bangunan beton dan memerlukan hidrasi rendah, missal bendungan air, parit air, patir air irigasi dan pipa bawah tanah. Semen abu terbang ialah semen dengan bahan baku abu terbang yang tinggi kandungan SiO2. Semen abu terbang kurang cocok untuk bangunan gedung bertingkat, namun semen abu terbang sangat baik untuk pembangunan batako dan konstruksi rumah murah, harganya lebih murah jika dibandingkan dengan semen Portland. 3. Bata dari Abu Terbang Abu terbang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan bata sehingga dapat mengurangi jumlah abu terbang yang dihasilkan oleh PLTU dan pengurangan penggalian bahan baku tanah liat untuk bata (brick clay) yang menyebabkan kerusakan lingkungan. Keuntungan penggunaan abu terbang sebagai bahan baku pembuatan bata ialah penggunaan energi hampir tidak ada, jika dibandingkan dengan pembuatan bata merah dari tanah liat yang mengonsumsi energi cukup besar untuk proses pembakarannya. 4. Gips dari Limbah Abu Terbang Batu bara mengandung kontaminan belerang dan jika dibakar maka akan terjadi gas SO2. Oleh sebab itulah, penghilangan gas SO2 dari hasil pembakaran batu bara dalam tungku pembakaran dapat direduksi dan dihilangkan dangan menggunakan batu kapur atau air kapur sehingga terbentuk gips.
25
2.2.
Kerangka Berpikir
2.2.1. Kerangka Teori Permenkes nomor 416/MENKES/ PER/IX/1990 tentang syarat – syarat dan pengawasan kualitas air
Parameter Fisik
Air Tanah
Parameter Kimia
Parameter Mikrobiologi
- Bau - Rasa - Kekeruhan - Suhu - Warna - TDS - Kimia Anorganik: Fe - Kimia Organik
Bottom Ash Fly Ash
Total Coliform
Gambar 2.5 Kerangka Teori Dari kerangka teori diatas dapat air tanah memiliki 3 parameter inti yaitu parameter fisik, parameter kimia dan parameter mikrobiologi. Parameter fisik terdiri atas bau, rasa, kekeruhan, suhu, warna dan TDS. Parameter kimia terdiri atas kimia anorganik seperti Fe dan kimia organik seperti Pestisida. Parameter mikrobiologi total coliform. Semua parameter diatas memiliki baku mutu yang
Batu Bara
26
diatur dalam Permenkes nomor 416/MENKES/IX/1990 tentang syarat – syarat dan pengawasan kualitas air. Fly ash merupakan sisa pembakaran batu bara selain bottom ash. Penelitian ini mengkaji perubahan kandungan parameter air tanah dengan perlakuan fly ash sebagai absorben, dimana parameter yang diteliti adalah parameter fisik (bau dan rasa) dan kimia (Fe dan pH). 2.2.2. Kerangka Konsep
Parameter Fisik Air Tanah Kost
Fly Ash Parameter Kimia Air Tanah Kost Kuning Gambar 2.6 Kerangka Konsep Keterangan: = Variabel Independen = Variabel Dependen 2.3.
Hipotesis
2.3.1. Hipotesis Penelitian 1. Terdapat perubahan nilai parameter fisik (bau dan rasa) air tanah kost kuning berdasarkan variasi dosis Fly Ash. 2. Terdapat perubahan parameter kimia (Fe dan pH) air tanah kost kuning berdasarkan variasi dosis Fly Ash.
27
2.3.2. Hipotesis Statistik Dalam penelitian ini hipotesis nol (H0) yang diajukan sebelum percobaan adalah tidak adanya perbedaan pengaruh perlakuan terhadap hasil pengamatan. Lawannya adalah hipotesis alternatif (Ha), yaitu setidaknya ada sepasang perlakuan yang berbeda (Suhaemi, 2011: 26). Hipotesis statistik penelitian ini sebagai berikut: H0 : Tidak terdapat perubahan parameter fisik dan parameter kimia dengan adanya perlakuan Fly Ash. Ha : Terdapat perubahan parameter fisik dan parameter kimia dengan adanya perlakuan Fly Ash.
