KARAKTERISASI THERMAL ALUMUNIUM FOIL SEBAGAI PERSIAPAN PENGOLAHAN LIMBAH SECARA INSENERASI Sutoto
Pusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif
ABSTRAK KARAKTERISASI THERMAL ALUMUNIUM FOIL SEBAGAI PERSIAPAN PENGOLAHAN LlMBAH SECARA INSENERASI. Telah dilakukan pengujian pembakaran terhadap bahan aluminium foil, untuk Gambaran pengolahan limbah dengan proses insenerasi. Pengujian dilakukan dengan intrumentasi TGA ( thermal gravimetric analyser) dengan pemanasan diprogramkan dari 30 sampai 800°C. Untuk meningkatkan kualitas penelitian, dilakukan juga pengamatan pembakaran komponen limbah terbakar seperti, kertas, kain dan karton. Hasil yang didapatkan adalah Gambaran tidak adanya perubahan berat bahan sampai pemanasan bertemperatur 800°C. Hasil tersebut dapat dipakai sebagai batasan keberadaan aluminium foil sebagai komponen limbah untuk proses insenerasi.
ABSTRACT THE CHARACTERIZA TiON THERMAL OF FOIL ALUMUNIUM AS PRE TREA TMENT TO WASTE INCINERA TION PROCESS. The test burning of the foil aluminium were done to supporting operate condition of the incineration process. The determination were done with a thermal gravimetric analyser (TGA) and was setting temperature programming from 30 until 8000 C. To improving of research data, are refferent sample as matrix waste such as paper, cotton and carton materials also were inspected together. Result of the research is information input that an foil aluminium can not to burning process until the temperature setting 8000 C. These result can be use to confirm limit of an alumunium foil waste content to be incinerate process.
PENOAHULUAN Stabilisasi mutu suatu produk yang rentan terhadap kontaminasi udara dan sinar matahari diatasi dengan pengepakan. Alumunium foil sebagai bahan pakaging terbukti dapat mengatasi kendala dan banyak produsen makanan, susu terpasteurisasi dan obat-obatan memakainya. Bahan tersebut berfungsi ganda, yaitu tidak tembus sinar dan udara. Oleh karenanya alumunium foil diunggulkan sebagai bahan packaging dibandingkan plastik dan kertas. Bahan tersebut relatif murah dan mudah dipemakaiannya., sehingga menambah potensi jumlah dan variasi jenis limbah di lingkungan. Oi sektor litbang dan aplikasi nuklir, bahan tersebut ditemui sebagai sarana kemasan sample, disamping sebagai sarana bantu pekerjaan di laboratorium. Bagian sistem penyaring udara ruangan (filter) jenis pra dan filter HEPA juga memakai alumunium foil, selain bahan fiber sebagai media penyaringnya. Pengganaan aluminium foil di unit filter adalah sebagai sekat/pembatas diantara 2 lempengan media filter, sehingga berfungsi mengarahkan aliran udara. Jumlah pasokan filter bekas relatit besar, karena semua fasilitas nuklir harus diperlengkapi dengan sistem Off-Gas sebagai sarana pengendalian kontaminasi.di ruangan. Fasilitas reaktor, elemen bahan bakar dan laboratorium pengujian adalah fasilitas yang potensial memasok limbah filter.
Hasi! Pene!itian Tahun 2000
Analisis bahan terhadap satu unit limbah filter jenis pra dan HEPA buatan Solfitra , didapatkan bahwa jumlah bahan aluminium foil relatif besar dan sebanding dengan jumlah media fiber selulosa. Metal galvanis dipakai sebagai kerangka(frame) susunan media filter dan pengarah aliran fluida sehingga stabilitas strukturnya tahan terhadap dinamika aliran fluida. Pengolahan filter bekas selain berasal dari fasilitas bahan bakar dapat dilakukan dan ekonomis dengan teknik pemampatan. Tetapi mengingat bahan selulosa fiber sebagai media filter dapat direduksi thermal, maka proses insenerasi dapat dipakai untuk pengolahan. lJntuk pengolahan dengan insenerasi, diperlukan perlakuan awal (pre treatment), yaitu kegiatan pemisahan (dismantling) bahan logam dan non logam. Aluminium foil dan frame hasil pemisahan tidak dapat di insenerasi Untuk mengupayakan keselamatan pekerja dari kontaminan, kegiatan dismantling filter bekas dilakukan di dalam glove box. Hasil kegiatan berupa pengelompokan bahan yang berbeda pengo)ahannya, berupa ; bahan media filter, alumunium foil dan frame filter.. Untuk dapat diproses insenerasi, bahan media filter, harus diputong-potong kecil dan dikemas dalam kotak karton. Mengingat perbandingan volume bahan media filter dan alumunium foil sarna besar, dan diambil dari filter bekas yang jumlahnya besar, maka sangat dimungkinkan bahan aluminium foil terikut kedalam kelompok media filter. Untuk menanggulangi sekecil mungkin akibat terikutnya bahan alumunium foil ke pengupanan proses insenerasi, maka dilakukan percobaan karakterisasi aluminium foil pasca pemanasan operasi insenerasi.
BAHAN DAN TAT A KERJA
Bahan Untuk percobaan dipakai bahan alumunium foil yang tidak aktif dan didapatkan dipasaran umum. Sampel dibuat ~engan memotong lembaran aluminium foil dengan ukuran 0,5 X 0,5 cm dan ditimbang dengan neraca analitis buatan Mettler. Sebagai bahan pembanding, dipakai potongan kertas, karton dan kain dengan ukuran sarna yaitu 0,5 X 0,5 cm dan masing-masing ditimbang. Hasil preparasi berat sampel dapat dilihat pada Tabel.1. Kemudian masing-masing jenis sampel dimasukkan ke dalam krus alumina untuk diuji perubahan beratnya pada berbagai perubahan teroperatur.
Hasil Penelitian Tahun 2000
44
i -I
Percobaan Percobaan dilakukan dengan instrumen TGA (thermogravimetric analyser) tipe MAC-SOD buatan LECO. Peralatan tersebut berupa sebuah tungku listrik yang dilengkapi dengan timbangan mikro analitis dengan sensitivitas 1 ~lg dan beroperasi otomatik. Untuk mencatat perubahan besaran parameter pengujian, berupa temperatur, berat dan waktu pemanasan, sistem tersebut dihubungkan dengan sebuah komputer pengolah data. Sistematika peralatan TGA terlihat di Gambar 1 Pelaksanaan pengujian thermal dilakukan dengan cara menempatkan setiap krus isi sampel diatas meja putar yang ada di dalam tungku. Selanjutnya dilakukan pengisian data berat awal (input data) untuk masing-masing sampel (Tabel 1) ke sistem komputer. Kondisi di dalam rauangan tungku dibuat bersuasana udara dengan mengalirkan udara kering (dry air) dari tabung dengan kecepatan pengaliran 10 ml/menit. Program pengoperasian tungku yang berupa kecepatan pemanasan, range temperatur dan pendinginan dilakukan dengan melalui input komputer. Kondisi percobaan dapat dilihat pada Tabel. 2.
I'I :J J
6
c
7 1
0
1
~
4
~=JF=\ Gambar 1. Sistematika
6. Flowmeter 7. Udara kering
45
5
~
Peral~tan TGA (Thermal Gravimetic
Keterangan : 1. Tungku listrik 2. Meja putar 3. Krus sam pel 4. Timbangan 5. Komputer
HasiJ PeneJitian Tahun 2000
i
Analyzer)
HASIL DAN PEMBAHASAN Oi Pengolahan limbah radioaktif, faktor keselamatan proses adalah hal utama, disamping keselamatan radiasi dan lingkungan. Untuk hal tersebut, percobaan awal yang dilakukan di laboratorium sangat diperlukan, yakni untuk mendapatkan Gambaran mekanisme proses yang terjadi. Untuk proses insenerasi limbah, percobaan pembakaran bahan simulasi limbah dengan instrumen TGA akan menghasilkan gamb?ran terjadinya proses reduksi berat dari limbah. Pada percobaan pembakaran dengan sampel alumunium foil sebagai bahan simulasi media filter dan dibandingkan dengan simulasi limbah terbakar berupa kertas, karton dan kain didapatkan thermograph hubungan antara penurunan befat, temperatur dan waktu pemanasan seperti kurva yang direkam komputer seperti Gambar 2.
11,0
7,0
6,0 ~
~
5,0
~
4,0
Q)
aJ
« ()
-c: E Q)
I-
3,0 2,0 1,0
0,0
Gambar 2. Kurva perubahan berat sam pel pada operasi TGA dari 28 sampai 8000 C
Pada kurva penurunan berat (dW/dQ) T;500 C untuk sampel ; kertas, kain dan karton tampak menurun tajam, berarti bahwa ketiga bahan tersebut pada temperatur 500 0 C mengalami reaksi pembakaran dan beratnya turun. Pada pemanasan selama 35 menit, temperatur tungku T= 800 0 C, terlihat untuk
Hasil Penelitian Tahun 2000
46
ketiga bahan diatas nilai (dW/dQ) konstan. Ketiga bahan yang termasuk golongan limbah terbakar sudah berubah menjadi abu. Perbandinga faktor pengabuan untuk ketiga bahan tersebut, kain : kertas : larton adalah 80 : 90 : 100 Hal tersebut sangat berbeda dengan aluminium foil, dimana kurva (dW/dQ) dari T kamar sampai 800 0 C tetap konstan, berarti alumunium foil tidak mengalami perubahan berat selama pemanasan sampai 800 0 C. Alumunium foil tidak efisien diolah dengan proses insenerasi..Untuk menanggulangi terikutnya bahan alumunium foil kedalam umpan insenerasi, maka batasan ukuran dan bentuk bahan alumunium harus kecil, sehingga mudah dikeluarkan bersama abu hasi! pembakaran limbah terbakar. Kendala pengeluaran abu yang sering timbul adalah terjadinya arang sebagai dampak proses yang tidak sempurna.
KESIMPULAN Pengujian pembakaran limbah padat dengan instrumen thermal gravimetric analyser (TGA) perlu dilakukan terlebih dahulu, yaitu untuk mendapatkan Gambaran proses yang akan terjadi di tungku. Temperatur dan interval waktu pengumpanan limbah sebagai parameter proses, besarannya dapat ditentukan dari hasil ~ji pembakaran. Kendala proses insenerasi karenan adanya aluminium foil sebagai matrik limbah umpan dapat ditanggulangi dengan perlakuan awal sortir ukuran. Diharapkan semua bentuk/ukuran limbah umpan lebih kecil dari ukuran baki (tray) pemanas.
DAFT AR PUST AKA 1. YOUNG CHIL SEa, HEE CHUL YANG, JOaN HYUNG KIM; Volume Reduction Ratio and Decontamination Factor of the Bench Scale Radwaste Incineration Process, Journal of Korean Nuclear Society, Vol.21 No.4 (1989) 2. .HEE CHUL YANG, YOUNG CHIL SEa, JOaN HYUNG KIM; Vaporation Characteristic of Heavy Metal Compound at Elevated Temperature. Korean Journal of Chemical Enginerring, 11 (4) 232-238 (1994) 3. HEE CHUL YANG, IN TAE KIM, JEONG GUK KIM; Trial Burn of Low Level Waste Demonstration Scale Incineration Plant at KAERI, Journal of the Korean Nuclear Society, Vol 27 No 5 (1995)
Hasil Penelitian Tahun 2000
47
