PERKEMBANGAN TANAH DARI TAILING DI ModADA PTFI : ASPEK REKLAMASI DAN SUKSESI ALAMI
SARTJI TABERIMA
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Perkembangan Tanah dari Tailing di ModADA PTFI : Aspek Reklamasi dan Suksesi Alami adalah benar karya saya sendiri dengan arahan Komisi Pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada Perguruan Tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya ilmiah yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain atau laporan instansi tertentu telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka pada bagian akhir dari penulisan disertasi.
Bogor, Agustus 2009 Sartji Taberima
ii
ABSTRACT SARTJI TABERIMA. Soil Development of Mine Tailings in ModADA PTFI : Reclamation and Natural Sucession Aspect. Under the supervision of BUDI MULYANTO as Chairman, SUDARSONO, BASUKI SUMAWINATA, YAHYA ABDUL HUSIN as Members. Tailings are residue of mining material after separation of valuable substances such as copper, gold and silver elements. Separation of these elements involves crushing of parent material to become fine particles and separation of the precious elements by flotation technique. Total amount of tailings produced by PT Freeport Indonesia are about 230.000 tons/day. These tailings are transported and deposited in the lowlands of Timika, Papua and confined in the two levees i.e East Levee and West Levee called as ModADA (Modified Ajkwa Deposition Area). The research had been done in ModADA, the property of PTFI in Timika, Papua from March to November 2005. The main objectives of this research were to study the morphological, physical, chemical, and mineralogical characteristics of soil developed on tailings. The representative sampling location of soils were chosen based on differences in tailings particle size distribution from north to south around Mile 28-21 of ModADA. Results of the research showed that tailings were still under development stage to become soil. It was indicated by soil structure development with ochric epipedon on surface horizons without diagnostic subsurface horizons, therefore tailings soil were classified as Entisols. Distribution of particle size tend to gradual from north to south of area ModADA, that were sand, loamy coarse-fine sand, and silty coarse sand. On the family category, Succession Area were clasified as Typic Endoaquent (PS-1 sand; PS-2, PS-3, PS-4 silty coarse sand; PS-5 loamy fine sand). While Reclamation Area were clasified as Typic Udorthent-sand (I/PR-4-VI/PR-9), Aquic Udorthent-sand (I/PR-8), Aquic Udorthent-loamy coarse sand (VI/PR-7), Aquic Udorthent-silty coarse sand (VI/PR-10), Typic Epiaquent (Mile 21.5, silty coarse sand; Mile 21, loamy coarse sand). The available micro nutrients from high to lower : Cu > Fe > Mn > Zn, and base cations : Ca > Mg > Na > K. Concentration of Cu > 600 mg/kg when total of S > 1% which tend to increase on sub horizons of silty coarse and loamy fine in Sucession Area, but it can be neutralized by OH- because of dissolving Ca from CaO, therefore Ca was high with deepness on sub surface horizons. The mineralogical analysis showed that quartz and feldspar minerals were the dominant, whereas clay mineral contents were very low. Process pedogenesis has been happening especially on loamy coarse-fine sand and silty coarse sand. It showed by weak weathering of feldspar, carbonate, amphibole or piroksen minerals; chlorite to illite, montmorillonite, and inter stratification minerals; and forming of iron oxide/hydroxide. The leaching experiment for 3 months showed that Mn was higher leached than Cu, Fe, dan Zn on the treatment without organic matter, because pH tailing was neutral to alkalin. Dissolving of base cations predominated by Ca2+ from CaO, therefore Ca2+ was high on sub layer of loamy and silty particles. Base on the research that the recommendation for Succession Area is to let land occupied by natural vegetation, while Reclamation Area on sandy particle in the north of ModADA (Mile 28-25) suggested : a). Giving treatment of organic matter to increase soil fertility; b). Chosening of vegetation types which is able to improve soil fertility and continued to forest or agriculuture vegetation; c). Routine monitoring and land evaluation to determine land use and suitably vegetation types,and also do analysis of tissue plant on absorbed nutrient elements. Key Words : soil development, tailing ModADA, reclamation, succession
iii
RINGKASAN SARTJI TABERIMA. Perkembangan Tanah dari Tailing di ModADA PTFI : Aspek Reklamasi dan Suksesi Alami. Dibawah bimbingan BUDI MULYANTO sebagai Ketua Komisi Pembimbing, SUDARSONO, BASUKI SUMAWINATA, YAHYA ABDUL HUSIN masing-masing sebagai Anggota Komisi Pembimbing. Tailing adalah residu bahan induk setelah mengalami proses pemisahan dari mineralmineral berharga yang mengandung tembaga, emas, dan perak. Proses pemisahan ini dilakukan secara mekanis dengan menghancurkan batuan yang mengandung tembaga, emas, dan perak di dataran tinggi Grasberg. Total tailing yang diproduksi oleh PTFI adalah 230.000 ton/hari, yang dialirkan dari dataran tinggi 2800 m dpl melalui sistem Sungai AghawagonOtomona-Ajkwa dan mengalir ke dataran rendah untuk diendapkan di dalam Tanggul Barat dan Tanggul Timur yang disebut Modified Ajkwa Deposition Area (ModADA). Luas ModADA adalah 45.000 Ha yang terdiri dari 23.000 Ha merupakan bagian daratan dan 22.000 Ha merupakan bagian estuari. Di ModADA terdapat area tailing yang sudah tidak aktif sekitar 8-20 tahun dengan luas ± 1500 Ha, dan saat ini telah berfungsi sebagai Area Suksesi dan Area Reklamasi. Area Suksesi memiliki kedalaman air tanah dangkal (< 50 cm) yang hanya ditumbuhi vegetasi alami, sedangkan Area Reklamasi memiliki kedalaman air tanah dalam (≥ 100 cm) yang telah direklamasi dengan vegetasi budidaya pertanian dan kehutanan tertata. Secara gradual penyebaran ukuran partikel kedua area ini di sepanjang Mile 28-21 dari utara (hulu) ke selatan (hilir) adalah kasar, medium sampai halus. Oleh karena pengendapan tailing mencakup area begitu luas, maka usaha reklamasi perlu dilakukan, termasuk mempelajari karakteristik tanah yang terbentuk dari tailing agar penggunaan lahan setelah penutupan tambang dapat direncanakan. Penelitian bertujuan untuk : 1). Mempelajari karakteristik morfologi, fisik, kimia, dan mineralogi tanah yang berkembang dari tailing di ModADA; 2). Mengklasifikasikan tanah yang berkembang dari tailing berdasarkan keterwakilan kelas ukuran partikel; 3). Mempelajari kadar unsur makro dan mikro yang terkandung di tailing terhadap waktu pencucian berdasarkan perbedaan kelas ukuran partikel. Penelitian lapang telah dilakukan terhadap 5 profil tanah pewakil di Area Suksesi dan 12 profil tanah pewakil di Area Reklamasi, menyebar dari hulu ke hilir ModADA. Setelah pengamatan lapang dilanjutkan dengan percobaan simulasi selama 3 bulan terhadap contoh tanah tailing utuh dari profil pewakil untuk mempelajari pencucian unsur makro dan unsur mikro yang terkandung di tanah tailing. Analisis contoh dilakukan di Laboratorium Environmental Timika PTFI, Laboratorium Jurusan Tanah dan Sumberdaya Lahan IPB Bogor, serta Laboratorium Metalurgi PTFI dan Laboratorium Belle Chasse New Orleans USA. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perkembangan struktur tanah belum maksimal, kecuali pada horison permukaan. Hal ini ditunjukkan oleh epipedon okhrik pada horison permukaan, dan tanpa horison bawah penciri. Penyebaran ukuran partikel secara gradual dari hulu ke hilir, yaitu berpasir, berlempung kasar-halus, dan berdebu kasar, dengan ordo Entisol (A-C). Pada tingkat famili, Area Suksesi diklasifikasikan Typic Endoaquent (PS-1 berpasir; PS-2, PS-3, PS-4 berdebu kasar; PS-5 berlempung halus). Area Reklamasi diklasifikasikan Typic Udorthent-berpasir (I/PR-4-VI/PR-9), Aquic Udorthent-berpasir (I/PR-8), Aquic Udorthent-berlempung kasar (VI/PR-7), Aquic Udorthent-berdebu kasar (VI/PR-10), Typic Epiaquent (Mile 21.5, berdebu kasar; Mile 21, berlempung kasar). Secara morfologi, sebagian besar Area Suksesi dan Area Reklamasi memiliki kemiripan sifat, namun secara kimia berubah sangat cepat. Karakteristik kimia unsur-unsur cenderung meningkat di bagian selatan ModADA pada partikel berlempung kasar- halus dan berdebu kasar, berturut-turut Cu > Fe > Mn > Zn, dan kation basa Ca > Mg > Na > K. Konsentrasi Cu tinggi di sebagian besar horison Area
iv
Suksesi, yaitu > 600 mg/kg ketika terjadi penurunan pH karena oksidasi sulfida, ditunjukkan oleh total S ≥ 1% pada partikel berdebu kasar dan berlempung halus. Penurunan pH umumnya pada horison permukaan, kemudian dinetralisir oleh CaO yang terkandung di tailing. Oleh karenanya Ca meningkat dan terakumulasi pada horison-horison bawah. Berdasarkan karakteristik mineralogi, proses pelapukan ditunjukkan oleh menurunnya jumlah mineral feldspar, amphibol, dan piroksen; terdapatnya illit, montmorillonit, dan mineral campuran dari pelapukan mineral klorit; serta oksida dan hidroksida besi, terutama pada partikel berlempung kasar-halus dan berdebu kasar. Percobaan Simulasi 3 bulan, jumlah Mn tercuci lebih tinggi dibandingkan Cu, Fe, dan Zn pada perlakuan tanpa bahan organik, kemudian menurun dengan waktu pencucian. Nilai pH ≥ 7 - 8 merupakan faktor pembatas melarutkan unsur mikro secara berlebihan, kecuali Mn2+ lebih mudah tercuci karena mobile. Setelah pencucian, Ca2+ masih dominan ditemukan pada lapisan bawah, dan pencucian Ca2+ lebih intensif pada partikel berpasir daripada partikel berlempung kasar-halus atau berdebu kasar. Dari penelitian ini direkomendasikan untuk Area Suksesi adalah membiarkan lahan tetap ditumbuhi vegetasi secara alami. Area Reklamasi pada partikel berpasir di bagian utara disarankan : a). Mengatur perlakuan pupuk organik sesuai kebutuhan vegetasi reklamasi untuk meningkatkan kesuburan tanah, dan perlu mengetahui kandungan awal unsur makromikro tersedia di lahan reklamasi; b). Penanaman awal pada lahan reklamasi dengan jenisjenis vegetasi yang dapat meningkatkan kesuburan tanah, seperti Calopogonium sp., kemudian dilanjutkan dengan vegetasi hutan dan budidaya pertanian terutama bagi pemenuhan kebutuhan biomassa; c). Perlu dilakukan pemantauan rutin untuk mengevaluasi lahan dan vegetasi melalui analisis tanah dan jaringan tanaman untuk mempelajari serapan unsur makro-mikro dari jenis-jenis vegetasi reklamasi maupun alami di ModADA. Kata kunci : perkembangan tanah, tailing ModADA, reklamasi, suksesi
v
@ Hak Cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber; a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah, b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar Institut Pertanian Bogor. 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin Institut Pertanian Bogor.
vi
PERKEMBANGAN TANAH DARI TAILING DI ModADA PTFI : ASPEK REKLAMASI DAN SUKSESI ALAMI
SARTJI TABERIMA
Disertasi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Ilmu Tanah
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
vii
Penguji pada Ujian Tertutup (30 Juni 2008)
: Dr. Ir. Suwardi, MSc.
Penguji pada Ujian Terbuka (20 Agustus 2009)
: 1. Dr. Ir. Iskandar, MSc. 2. Dr. S. Witoro Soelarno
viii
Judul Penelitian
: Perkembangan Tanah dari Tailing di ModADA PTFI : Aspek Reklamasi dan Suksesi Alami
Nama
: Sartji Taberima
NRP
: A 261030021
Program Studi
: Ilmu Tanah
Menyetujui, Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Budi Mulyanto, M.Sc. Ketua
Prof. Dr. Ir. H. Sudarsono, M.Sc. Anggota
Dr. Ir. Basuki Sumawinata, M.Agr. Anggota
Dr. Yahya Abdul Husin, MS Anggota
Mengetahui
Ketua Program Studi Ilmu Tanah
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Atang Sutandi, MS
Prof. Dr. Ir. Kharil Anwar Notodiputro, MS
Tanggal Ujian : 20 Agustus 2009
Tanggal Lulus :
ix
PRAKATA Segala puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Pengasih yang telah menjadikan segala sesuatu indah pada waktuNya dan karena kasih karuniaNya saja, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan disertasi ini. Judul Disertasi adalah Perkembangan Tanah dari Tailing di ModADA PTFI : Aspek Reklamasi dan Suksesi Alami, telah dilaksanakan sejak Maret - Nopember 2005 di PTFI Timika dilanjutkan dengan analisis contoh tailing di Laboratorium Lingkungan PTFI dan Laboratorium Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan IPB hingga Juli 2006. Penulis menyampaikan terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. Budi Mulyanto, M.Sc., Prof. Dr. Ir. H. Sudarsono, M.Sc., Dr. Ir. Basuki Sumawinata, M.Agr., Dr. Yahya Abdul Husin, MS selaku pembimbing yang telah memberi saran, arahan, dan koreksi selama proses penyelesaian disertasi ini. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada PT. Freeport Indonesia (PTFI) atas kesempatan yang diberikan, termasuk fasilitas kerja dan bantuan tenaga kerja, laboratorium, data dan literatur penunjang, serta informasi selama pelaksanaan penelitian. Penulis menyampaikan terima kasih kepada Rektor UNIPA Manokwari dan Hubungan kerja sama antara UNIPA dan PTFI, sehingga pelaksanaan penelitian ini dapat terlaksana dengan baik. Penulis juga berterima kasih kepada Pimpinan dan Staf laboran di Laboratorium Lingkungan Timika PTFI, Laboratorium Metalurgi Mile 74 PTFI, Laboratorium Mineralogi Belle Chasse New Orleans USA, Laboratorium Sukofindo Timika, dan Laboratorium Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan-Fakultas Pertanian IPB Bogor. Terima kasih kepada Departemen Environmental dan Departemen Mine Serve PTFI dan para stafnya untuk segala bantuan, dukungan dan informasi selama pelaksanaan penelitian dan komunikasi yang tetap terjalin baik hingga saat ini. Terima kasih dan penghargaan disampaikan kepada Rektor IPB dan Jurusan Tanah untuk segala fasilitas dan kesempatan menyelesaikan studi pada program pasca sarjana. Terima kasih atas dukungan doa dan semangat dari keluarga terkasih dan saudarasaudara di Papua, Bogor, dan Australia (WA), serta sahabat-sahabat penulis dan teman-teman IPB, UNIPA, dan PTFI. Diharapkan banyak manfaat yang berguna dapat diperoleh dari penulisan disertasi ini, khususnya untuk penanganan tailing saat ini dan masa mendatang di Timika, Papua. Bogor, Agustus 2009 Sartji Taberima
x
