Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Bahan Galian Industri Zeolit

gambar aktivitas penambangan zeolit

" Zeolit adalah bahan galian industri yang memiliki manfaat bagi berbagai bidang kebutuhan industri, seperti industri keramik, energi, perminyakan dan lingkungan "

Zeolit alam merupakan senyawa aluminosilikat terhidrasi yang secara fisik dan kimia mempunyai kemampuan sebagai bahan penyerap (adsorpsi), penukar kation, dan katalis. Di Indonesia, zeolit termasuk salah satu bahan galian yang baru diusahakan dan dimanfaatkan.

Oleh karena itu, penelitian dan pengembangan pemanfaatan zeolit untuk berbagai keperluan masih terus dilakukan. Sebaliknya, di negara-negara Eropa, Amerika Serikat, dan Jepang zeolit telah digunakan secara luas di sektor pertanian, peternakan, perikanan, industri manufaktur, dan konstruksi.

Geologi Pembentukan Zeolit

Mineral-mineral yang termasuk dalam grup zeolit pada umumnya dijumpai dalam batuan tufa yang terbentuk dari hasil sedimentasi debu vulkanik yang telah mengalami proses alterasi. 

Secara geologi, endapan zeolit terbentuk karena proses sedimentasi debu vulkanik pada lingkungan danau yang bersifat alkali (air asin), proses diagenetik (metamorfosa tingkat rendah), dan proses hidrotermal.

Endapan zeolit jenis ini dicirikan oleh zona mineralogi secara lateral. Keadaan ini diakibatkan oleh perubahan komposisi air danau, yaitu mulai dari indikasi debu vulkanik yang tidak mengalami alterasi dan tersingkap pada batas cekungan danau, kemudian diikuti oleh zona zeolit non - analsimik. hingga zona analsimik, yang pada akhirnya terbentuk zona natrium feldspar di tengah-tengah cekungan.

Endapan zeolit jenis ini mempunyai struktur yang sangat sederhana, dengan ketebalan hanya dari beberapa sentimeter hingga beberapa meter. Daerah penyebaran cukup luas dan mempunyai konsentrasi tinggi untuk jenis mineral zeolit tertentu.

Endapan ini pada umumnya dijumpai di daerah yang bersifat asam dan kering, dan mineral yang umum dijumpai adalah klinoptilolit, erionit, khabazit, dan fillipsit.

Endapan zeolit jenis ini dicirikan oleh lapisan tufa zeolitik yang tebal. Zona zeolit yang terbentuk lebih bersifat vertikal dari pada horizontal. Keadaan ini disebabkan oleh perubahan komposisi kimia sebagai akibat dari reaksi air tanah.

Endapan ini mempunyai ketebalan yang dapat mencapai ratusan meter. Mineral yang pada umumnya dijumpai adalah klinoptilolit dan mordenit. Endapan zeolit jenis ini dicirikan oleh perlapisan yang sangat tebal (sampai ratusan meter) dengan penyebaran yang sangat luas, namun kandungan mineral zeolit sangat rendah.

Ciri lain jenis endapan ini adalah struktur geologi yang kompleks, sebagai akibat proses tektonik. Endapan zeolit ini mengandung mineral heulandit dan laumontit. Endapan zeolit jenis ini dicirikan oleh zona mineralisasi klipnotilolit dan mordenit pada daerah intrusi yang terdangkal dan terdingin. 

Meskipun endapan zeolit jenis ini mempunyai kadar yang tinggi, keterdapatannya di alam sangat terbatas, sehingga kurang begitu ekonomis untuk ditambang.

1. Mineralogi

Zeolit alam merupakan senyawa aluminosilikat terhidrasi, dengan unsur utama yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah . Senyawa ini berstruktur tiga dimensi dan mempunyai pori yang dapat diisi oleh molekul air. Rumus empiris zeolit alam adalah :

M2/nO. Al2O3. x(SiO2). yH2O

Sebagai contoh adalah formula unit-sel dari klinoptilolit, yang merupakan mineral zeolit paling umum dijumpai, yaitu :

(Na,K)2O. Al2O3.10SiO2.8H2O

dapat pula ditulis :

(Na3K3) (Al6Si30O72).24H2O

Ion Na+ dan K+ merupakan kation yang dapat dipertukarkan, sedangkan atom Al dan Si
merupakan struktur kation dan oksigen akan membentuk struktur tetrahedron pada zeolit. Molekul- molekul air yang terdapat dalam zeolit merupakan molekul yang mudah lepas.

Zeolit alam terbentuk dari reaksi antara batuan tufa asam berbutir halus dan bersifat rhyolitik dengan air pori atau air meteorik. Komponen utama pembangun struktur zeolit adalah struktur bangun primer (SiO4)4- yang mampu membentuk struktur tiga dimensi. 

Muatan listrik yang dimiliki oleh kerangka zeolit, baik yang terdapat di permukaan maupun di dalam pori menyebabkan zeolit dapat berperan sebagai penukar kation, penjerap, dan katalis.

Pori-pori zeolit terbentuk dengan cara pengusiran air pada pemanasan di atas 100°C. Keadaan seperti ini yang memungkinkan zeolit dapat menjerap molekul-molekul yang mempunyai garis tengah lebih kecil dari pori-pori zeolit tersebut. Kandungan air yang terperangkap dalam rongga zeolit biasanya berkisar antara 10 – 35%.

Perbandingan antara atom Si dan Al yang bervariasi akan menghasilkan banyak jenis atau spesies zeolit yang terdapat di alam. Sampai saat ini telah ditemukan lebih dari 50 jenis zeolit. 

Namun, mineral pembentuk zeolit terbesar hanya ada sembilan jenis, yaitu analsim,
khabazit, klinoptilolit, erionit, mordenit, ferrierite, heulandit, laumontit, dan fillipsit. Di Indonesia, jenis mineral zeolit yang terbanyak adalah klinoptilolit dan mordenit.

Gambar tabel sifat fisik zeolit di alam

2. Kristalografi

Struktur kristal zeolit membentuk suatu kerangka tetrahedron berantai dalam bentuk tiga dimensi. Pada kristal zeolit, kedudukan atom pusat tetrahedron ditempati oleh atom Si dan Al, sedangkan atom-atom oksigen berada pada sudut-sudutnya.

Kedudukan atom Al dalam posisi tetrahedra memerlukan tambahan muatan positif sebagai penetral muatan listrik, seperti kation logam alkali atau alkali tanah. Keadaan seperti ini yang menyebabkan zeolit dapat bersifat sebagai penukar kation (cation-exchange). 

Sedangkan pori-pori yang terdapat di dalam struktur kristal zeolit diisi oleh molekul air. Pada umumnya pori-pori tersebut mencapai 20 – 30% dari total volume kristalnya.

Struktur kristal zeolit mempunyai sifat hidrofolik serta memperlihatkan sifat afinitas yang sangat kuat terhadap molekul air. Dengan demikian semua aplikasi adsorpsi (penjerapan) dan reaksi-reaksi lainnya memerlukan proses dehidrasi terlebih dahulu untuk mencapai kondisi bebas air. Perlu diketahui bahwa semua proses penjerapan, katalis, dan penukaran kation terjadi di dalam struktur kristal zeolit ini.

Secara garis besar, struktur zeolit dibangun dalam tiga bagian utama, yaitu (Gambar 1) :
– Unit bangun primer (TO4), yaitu tetrahedron dari empat oksigen dengan atom pusat tetrahedra (T) adalah Si4+ dan Al3+. Semua atom oksigen mengambil bagian di antara dua tetra-hedra, (TO2)n.
– Unit bangun sekunder, yaitu susunan tetrahedral yang membentuk cincin, seperti cincin tunggal berbentuk lingkar empat, enam, delapan atau berbentuk kubus serta cincin ganda lingkar empat, prisma heksagonal atau gabungan dari dua cincin lingkar empat.
– Polihedra besar yang simetri dan tersusun atas kudung oktahedra, 11-hedra atau unit concridal, serta 14-hedra atau unit ganelimit.

Cadangan Zeolit di Indonesia

Penyelidikan sumber daya zeolit di Indonesia masih belum banyak dilakukan. Walaupun demikian, indikasi adanya endapan ini di berbagai tempat telah diketahui, yang umumnya dijumpai pada sebaran batuan berumur Tersier.

Terdapat beberapa daerah di Indonesia yang diperkirakan mempunyai cadangan zeolit sangat besar dan berpotensi untuk dikembangkan, yaitu Jawa Barat dan Lampung.

Metode Pertambangan Zeolit

Penambangan zeolit pada umumnya dilakukan secara tambang terbuka (kuari). Peralatan yang digunakan dapat berupa peralatan sederhana hingga peralatan mekanis, bergantung kepada kapasitas produksi tambang. 

Untuk tambang-tambang zeolit skala menengah ke atas, penggalian zeolit dengan cara pemboran dan peledakan tidak dapat dihindari, mengingat kekerasan zeolit cukup tinggi.

Tahap-tahap penambangan zeolit terdiri atas :
– Pengupasan tanah penutup.
– Penggalian zeolit, manual atau dengan pemboran dan peledakan.
– Pemuatan.
– Pengangkutan.

Produk tambang berupa bongkahan zeolit berukuran 20 – 30 cm, atau sesuai dengan mesin peremuk utama yang digunakan.

Pengolahan Zeolit

Pengolahan zeolit dilakukan dalam dua tahapan, yaitu pengecilan ukuran dan proses aktivasi.

1. Pengecilan Ukuran

Pengecilan ukuran dilakukan melalui beberapa tingkatan, yaitu mulai dari peremukan (crushing) sampai dengan penggerusan (grinding). Tujuan tahapan ini adalah untuk memperoleh ukuran produk yang sesuai dengan tujuan penggunaannya. 

Produk yang dihasilkan dapat secara langsung digunakan (bidang pertanian dan peternakan) atau terlebih dahulu melalui proses aktivasi untuk tujuan penggunaan tertentu. Tingkatan dan peralatan yang digunakan dalam tahap pengecilan ukuran adalah :
a. Peremukan :
– Crusher dan screen (ayakan).
– Ukuran produk 3 cm,
b. Penggerusan :
– Hammer mill dan siklon.
– Ukuran produk hingga 100 mesh.

2. Aktivasi

Proses aktivasi bertujuan untuk meningkatkan sifat - sifat khusus zeolit dengan cara menghilangkan unsur unsur pengotor (mineral pengganggu) yang terdapat di dalam zeolit. Terdapat dua cara yang pada umumnya digunakan dalam proses aktivasi zeolit, yaitu dengan cara pemanasan dan cara kimia.

3. Pemanasan

Pemanasan dilakukan dalam suatu tungku putar (rotary kiln) dengan menggunakan hembusan udara panas yang bersuhu 200 – 400°C. Pemanasan dilakukan selama 2 – 3 jam, tergantung besarnya kandungan unsur pengotor yang ada serta stabilitas zeolit terhadap panas. Stabilitas ini dipengaruhi oleh jenis mineral zeolit yang terkandung, atau perbandingan atom Si dan Al.

4. Kimia
gambar tabel stabilitas zeolit terhadap suhu

Aktivasi zeolit secara kimia dilakukan dengan cara perendaman dan pengadukan zeolit dalam suatu larutan asam (H2SO4 atau HCl) maupun dalam larutan soda kaustik (NaOH).

gambar pengolahan zeolit

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dalam larutan asam (HCl) mineral mordenit dan klinoptilolit akan melepaskan ion Al3+. Perubahan konsentrasi asam mengakibatkan perubahan perbandingan atom Si dan Al.

gambar tabel aktivitasi zeolit

Kegunaan dan Spesifikasi Zeolit

Zeolit alam sebenarnya telah lama dikenal dan digunakan, namun hanya terbatas sebagai bahan bangunan (semen pozolan, blok batu ringan, batu untuk ukiran, dan agregat beton ringan). 

Pada 30 tahun terakhir, kegunaan zeolit dalam berbagai keperluan baru diketahui setelah kandungan mineral zeolit dapat dianalisis secara rinci dengan menggunakan difraksi sinar - X (XRD) mikroskop elektron.

gambar tabel komposisi zeolit
Penelitian dan penggunaan zeolit di sektor pertanian, peternakan, perikanan, industri, dan pengontrolan polusi telah banyak dilakukan. Dari hasil penelitian tersebut, pada 10 tahun terakhir telah mengubah kedudukan zeolit dari yang hampir tidak mempunyai nilai ekonomis menjadi bahan galian yang ekonomis untuk dikembangkan.

Penggunaan zeolit pada umumnya didasarkan pada sifat - sifat kimia dan fisika zeolit, seperti penjerap, penukar kation, dan katalis.

1. Penjerap

Penjerapan adalah proses ikatan suatu molekul atau unsur pada permukaan unsur lain. Penggunaan zeolit sebagai bahan penjerap karena :
– Zeolit bersifat selektif dan mempunyai kapasitas tukar kation cukup tinggi.
– Zeolit dapat memisahkan molekul-molekul berdasarkan ukuran dan bentuk struktur kristal zeolit.

Jika beberapa molekul memasuki sistem pori zeolit, salah satu molekul tersebut akan tertahan yang berdasarkan pada kepolaran atau efek interaksi molekul tersebut dengan zeolit. 

Mekanisme proses ini ada dua, yaitu penjerapan fisik atau gaya vanderaxials dan penjerapan kimia atau gaya tarik elektrostatik. Kedua mekanisme tersebut dapat berjalan secara bersamaan, bergantung kepada sifat unsur yang dijerap, keasaman permukaan, kemampuan penukaran kation zeolit, dan kandungan kelembaban sistem.

2. Penukar Kation

Kation-kation dalam zeolit dapat dipertukarkan dengan kation lain dalam suatu larutan. Hal ini disebabkan oleh ion-ion dalam pori-pori kristal zeolit selalu memelihara kenetralan muatan listriknya, selain disebabkan pula oleh ion-ion tersebut yang dapat bergerak bebas. Kapasitas pertukaran kation tergantung kepada ukuran, muatan ion, dan jenis zeolit. Selain sebagai penukar kation, zeolit juga dapat berfungsi sebagai penukar anion. 

Dalam hal ini kedudukan dari gugus hidroksil (OH) pada zeolit memegang peranan penting. Gugus hidroksil pada zeolit dapat dibentuk dengan metoda deamonisasi melalui proses pertukaran ion NH4+ pada zeolit.

3. Katalis

Reaksi katalitik terjadi di dalam pori-pori kristal zeolit. Oleh karena itu, sifat zeolit yang sangat penting sebagai katalis adalah ukuran pori-pori dan volume kosong yang besar. Akan tetapi, sifat ini sangat jarang dijumpai pada zeolit alam, sehingga penggunaan zeolit buatan sebagai katalis lebih umum. 

Selain itu, kedudukan kation dalam struktur zeolit dan perbandingan atom Si dan Al juga mempengaruhi sifat zeolit sebagai katalis.

Sebagai katalis, zeolit mempunyai keistimewaan, yaitu lama pemakaian (life time) yang lebih panjang bila dibandingkan dengan bahan katalis lainnya.

Penggunaan dan Pemanfaatan Zeolit

Penggunaan dan pemanfaatan zeolit diberbagai industri sudah cukup besar. Inilah 12 daftar industri yang membutuhkan bahan baku zeolit, baik sebagai bahan tambahan maupun bahan baku utama :

1. Bidang Pertanian dan Perkebunan

Berdasarkan kapasitas pertukaran kation dan retensivitas terhadap air yang tinggi, zeolit sekarang ini telah banyak digunakan untuk memperbaiki sifat-sifat tanah, terutama tanah yang banyak mengandung pasir (kandungan lempung sedikit) dan tanah podzolik. 

Fungsi zeolit disini adalah sebagai bahan pemantap tanah (soil conditioner), sebagai pembawa pupuk (fertilizer carrier), pengontrol pelepasan ion NH4+ dan K+ (slow release fertilizer), dan sebagai pengontrol cadangan air.

Dalam penggunaan zeolit sebagai pemantap tanah, masalah penting yang harus diketahui adalah jenis kation dominan yang terkandung dalam zeolit. Zeolit dengan kandungan ion Na+ yang tidak lebih tinggi daripada kation yang dapat dipertukarkan akan memberikan hasil (panen) yang baik. 

Namun bila ion Na+ berlebihan akan menyebabkan banyak ion ini masuk ke dalam tanah, sehingga dapat menimbulkan keracunan dan hambatan dalam proses osmosa pada tanaman. Sebaliknya, zeolit dengan kandungan ion K+ yang tinggi akan mempersulit terjadi proses pertukaran kation dengan ion NH4+, sehingga zeolit jenis ini tidak cocok untuk pertanian. 

Oleh karena itu, zeolit jenis klinoptilolit lebih umum digunakan karena kandungan ion Na+ lebih tinggi dibandingkan ion K+.

Penahanan ion NH4+ dalam struktur kristal zeolit dapat mencegah proses oksidasi ion NH4+ menjadi ion NO3+ oleh nitrifying bacteria. Selain itu, keadaan ini juga dapat mengontrol pemakaian pupuk jenis amonium secara berlebihan.

Penggunaan zeolit, terutama jenis klinoptilolit telah memperlihatkan hasil, yaitu berupa peningkatan ketersediaan unsur nitrogen dalam tanah. Keberhasilan ini akan lebih terlihat lagi bila zeolit tersebut digunakan pada tanah yang kandungan lempungnya sedikit (sandy soil, coarse textured soils, dan highly permeable).

Penelitian pemanfaatan zeolit untuk pertanian yang dilakukan oleh Pusat Pengembangan Teknologi Mineral dengan Pusat Penelitian Tanah Bogor pada tahun 1985, diketahui bahwa hasil penelitian tanaman padi dalam laboratorium dan rumah kaca :
– Sampai dengan umur tanaman 1 bulan, penambahan 250 ppm zeolit pada lahan tanaman padi dan tanpa penambahan NPK memberikan pengaruh yang sama dengan kondisi kontrol. Namun, pada umur berikutnya, peningkatan dosis zeolit akan menyebabkan peningkatan anak tanaman padi dalam jumlah cukup tinggi.
– Pemupukan dengan NPK dan penambahan 1.000 ppm zeolit akan menghasilkan gabah tertinggi dan jumlah anak terbanyak dibandingkan dengan pemberian zeolit pada tingkat dosis lainnya.
– Pada skala lapangan, peningkatan produksi lahan pertanian secara optimal diperoleh dengan penggunaan zeolit sebanyak 6 ton/ha.

Tanah pertanian yang berupa tanah pozolan merah kuning merupakan lahan yang kurang subur dan perlu diperbaiki. Secara umum, tanah jenis ini memiliki sifat kimia kurang baik, sedangkan sifat fisiknya tidak mantap karena stabilitas agregat kurang, sehingga mudah terkena erosi. 

Selain itu, kandungan mineral kaolinit juga tinggi, sehingga jumlah air yang tersedia bagi tanaman agak kurang.

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan Pusat Pengembangan Teknologi Mineral dengan Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran, bahwa perlakuan terhadap tanah pozolan merah-kuning dengan kalsit dan zeolit memberikan pengaruh nyata, yaitu :
– Penambahan 6 ton zeolit dan 2 ton kapur per ha, produksi bijih kedelai kering per ha meningkat 566,4%, atau 1450 ton/ha dibandingkan dengan produksi tanpa penambahan zeolit dan kapur yang besarnya 0,256 ton/ha.
– Penambahan 6 ton zeolit per ha, produksi jagung per ha meningkat 141%, atau 230 ton/ha
dibandingkan dengan produksi lahan tanpa penambahan zeolit yang besarnya 0,95 ton/ha.

Di Jepang, pemanfaatan zeolit untuk peningkatan produksi pertanian telah lama diterapkan.
Menurut Minato (1968), penambahan 40 ton zeolit jenis klinoptilolit pada sawah seluas 1 are bersama-sama pupuk standar (urea/NPK), dapat meningkatkan penyediaan nitrogen sebesar 63%. 

Menurut Kazru Tori (1975), penambahan 1 ton zeolit jenis klinoptilolit per Ha dapat meningkatkan produksi padi 17%, wortel 65%, apel 13 – 14%, terung 55%, dan gandum 13%.

2. Bidang Peternakan

Dalam bidang peternakan, zeolit telah digunakan secara komersial, terutama di negara-negara Eropa dan Jepang. Di Indonesia, zeolit telah digunakan sebagai imbuh makanan (feed additive) ternak babi dan ayam. Penggunaan untuk ternak domba dan sapi hingga sekarang ini masih dalam tahap penelitian.

Penggunaan zeolit dalam bidang peternakan didasarkan kepada dua sifat zeolit yang penting, yaitu:
– Kapasitas pengikat ion NH4+ yang berasal dari amonia sangat besar.
– Afinitas zeolit terhadap ion-ion yang bersifat racun.

Pada ternak ruminansia (domba, sapi, babi, ayam, dan lain-lain), proses pencernaan protein dan non-protein nitrogen (NPN) sangat berbeda bila dibandingkan dengan proses pencernaan pada ternak non ruminansia. 

Di dalam ruman ternak ruminansia, baik protein maupun non-protein nitrogen akan dicerna menjadi ammoniak. Proses pencernaan nitrogen dalam ruman tersebut biasanya berlangsung cepat sehingga banyak protein yang tidak dapat dimanfaatkan oleh jasad-jasad renik (bakteri) untuk sintesis protein di dalam tubuh. Keadaan ini menyebabkan banyak protein yang hilang dalam bentuk urin.

Penambahan zeolit ke dalam ransum, menyebabkan kelebihan ion NH4+ dapat diikat oleh zeolit sehingga dapat dimanfaatkan oleh bakteri untuk keperluan sintesa protein sesuai dengan kebutuhan. Dengan demikian zeolit di sini berfungsi sebagai buffer ion NH4+. 

Adanya mekanisme tersebut, pemanfaatan protein oleh ternak ruminansia lebih efisien, yang pada akhirnya dapat meningkatkan pertumbuhan dan produksi ternak.

Spesifikasi zeolit yang digunakan sebagai imbuh makan ternak dapat dilihat pada Tabel 5, yang cara penggunaan zeolit tersebut adalah :
– Zeolit digerus sampai ukuran -200 mesh.
– Bunga matahari juga digerus.
– Kedua bahan di atas dicampur dengan rumput.

3. Bidang Perikanan

Lahan perikanan terdiri atas tambak, kolam, perikanan laut, dan lainnya. Zeolit di sini berfungsi sebagai pengontrol kandungan ion NH4+ di dalam air. Pada umumnya ion ini berasal dari kotoran ikan dan sisa-sisa makanan yang telah membusuk. 

Dengan pemberian zeolit, pada ruangan yang sama jumlah ikan yang dapat dipelihara lebih banyak. Sebagai contoh, ikan salmon sekitar 30.000 ekor dapat dipelihara dalam suatu kobongan di sungai yang kandungan ion NH4+ tetap terkontrol pada 0,15 ppm dengan pemberian zeolit setiap 6 – 8 hari.

gambar tabel spesifikasi zeolit untuk imbuh ternak

Pada peternakan udang, kendala yang dihadapi adalah rendahnya produksi (1 ton per ha per tahun), sedangkan produksi tambak udang di Taiwan mencapai 20 ton/ha/tahun. Hal ini umumnya disebabkan oleh tingkat kematian benur yang masih tinggi karena sirkulasi air yang belum baik. Peningkatan produksi dapat dilakukan dengan memperbaiki sistem pengairan dan pemanfaatan zeolit.

Pada tambak dengan sistem pengairan yang hanya mengandalkan air pasang surut air laut serta kepadatan penebaran udang yang tinggi akan menimbulkan masalah akumulasi amoniak. Berdasarkan penelitian, pada kandungan ion NH4+ sekitar 0,2 ppm, pernafasan dan pencernaan udang akan terganggu dalam waktu 35 hari.

Zeolit dapat mengatasi masalah polusi di tambak udang, terutama polusi yang terbentuk oleh ion NH3+, S2-, NH4+, Fe3+, dan Mn2+, baik yang berasal dari ekskresi udang itu sendiri maupun dari pembusukan sia-sisa makanan. 

Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan oleh Pusat Pengembangan Teknologi Mineral pada tambak udang windu, penggunaan zeolit dapat :
– Meningkatkan kelangsungan hidup benur dari rata-rata 25% menjadi 87%.
– Meningkatkan produksi tambak udang dari 4,36 kg per petak menjadi 12 kg per petak (7 x 4 m2).

Jumlah penggunaan zeolit pada tambak udang tergantung kepada tujuan penggunaannya, yaitu :
– Untuk menjerap unsur NH4, H2S, besi, dan unsur logam lainnya, yang umumnya menggunakan zeolit sebesar 300 kg per ha per bulan.
– Untuk perawatan dan pembersihan tambak, baik yang berasal dari kotoran dan sisa pakan udang maupun kotoran yang berasal dari luar, dapat dilakukan dengan penaburan zeolit sekitar 50 gr/ m2 setiap 7 – 10 hari.

– Untuk tambak baru atau tambak selesai panen, pada dasar tambak ditebarkan zeolit sebanyak 500 kg/ha.

4. Bidang Industri

Zeolit telah umum digunakan dalam proses pemurnian gas metan (biogas), gas alam, dan
lain-lain. Pada umumnya gas methan yang terbentuk dari pembusukan sampah atau kotoran binatang mempunyai komposisi CH4+ (50%), CO2 (40%), dan sisanya (10%) berupa unsur belerang. 

Gas methan ini masih sangat kotor, bersifat korosif, dan nilai kalornya sangat rendah. Tahap pekerjaan untuk memurnikan gas methan tersebut adalah :
– Gas methan mula-mula dikeringkan dan dihilangkan unsur belerangnya.
– Gas methan kering kemudian dialirkan melalui tabung-tabung yang berisi bubuk zeolit kering (zeolit jenis khabazit atau erionit).
– Dalam tabung tersebut gas CO2 akan terjerap dan terikat, sehingga dihasilkan gas methan yang murni.

Sama halnya dengan gas methan, dalam pemurnian gas alam juga digunakan zeolit (khabazit dan erionit) yang berfungsi untuk menjerap gas CO2. Mengingat sifat zeolit yang dapat menjerap gas CO2, maka zeolit dapat digunakan untuk mengatasi pencemaran atau polusi udara dan air. 

Pencemaran tidak hanya terjadi karena adanya partikel-partikel yang tidak dikehendaki, namun disebabkan pula oleh menurunnya kadar oksigen.

Penggunaan zeolit untuk meningkatkan konsentrasi zat asam dalam air (danau, sungai, atau ruang tertutup lainnya) merupakan suatu cara yang sangat mudah dan murah. Secara garis besar, untuk meningkatkan konsentrasi oksigen adalah dengan cara mengalirkan udara kotor (tercemar) ke dalam tabung-tabung yang telah diisi dengan bubuk zeolit yang telah diaktivasi dengan asam.

Zeolit jenis mordenit merupakan zeolit terbaik untuk meningkatkan konsentrasi oksigen. Zeolit jenis lain yang juga dapat digunakan adalah klinoptilolit, khabazit, erionit, dan analsim. 

Keistimewaan mordenit karena mempunyai sifat tambahan, yaitu mampu menjerap gas nitrogen (N) secara terpisah yang kemudian diubah menjadi ikatan atau senyawa Na-N-H.

gambar tabel spesifikasi zeolit untuk bahan pemurnian gas

Proses peningkatan konsentrasi oksigen dapat dikerjakan pada temperatur kamar. Cara penggunaan zeolit sebagai bahan pemurnian oksigen adalah :
– Digunakan empat buah tangki yang berisi tepung zeolit.
– Dua tangki berdiameter 1 m dan tinggi 6 m digunakan untuk mengisap gas CO2 dan uap air.
– Dua tangki yang lain dipakai untuk menghisap gas N2 (nitrogen)
.– Udara yang dialirkan melalui tangki-tangki tersebut akan keluar menjadi udara jenuh oksigen (80% O2).

5. Bahan Pengisi (Filler)

Zeolit dapat digunakan pada industri kertas dan kayu lapis (multipleks) sebagai pengisi (filler).

Pada industri kertas, zeolit jenis klinoptilolit digunakan untuk menghasilkan kertas berkualitas super untuk menggantikan fungsi kaolin atau kalsium karbonat. Zeolit yang digunakan berukuran 0,7 – 15 mikron. 

Pada industri kayu lapis, zeolit digunakan dalam bentuk pasta yang berfungsi sebagai pengisi dan perekat sebelum dilakukan penekanan dan pemanasan.

6. Bahan Keramik

Pada suhu 500°C dan tekanan 2.000 MPa, Zeolit-Y akan berubah menjadi jadeite (batu giok), yang merupakan batu permata yang sangat keras dan kaku. Reaksi perubahan fisika dan kimia Zeolit-Y tersebut adalah :

Na(AlO2)2.4H2O NaAlSi2O6 + 4H2O

Zeolit (dalam bentuk penukar magnesium) akan meleleh menjadi glass pada suhu 1600°C dan pada suhu 10.000°C akan mengalami proses rekristalisasi membentuk kordirit, yang reaksinya adalah :

Mg(AlO2)4 (SiO2)5 Mg2Al4Si5O18 MgX

Koordirit merupakan bahan keramik yang komposisinya dapat diubah sebelumnya dengan cara penukaran kation.

7. Bidang Energi

Zeolit digunakan sebagai katalisator pada proses gasifikasi batubara, terutama batubara yang berkadar belerang dan/atau nitrogen tinggi. Penggunaan zeolit dapat membantu untuk memperoleh gas batubara yang bersih karena zeolit tersebut dapat menjerap unsur-unsur pengotor. 

Cara lain dalam proses gasifikasi batubara, terutama batubara insitu, yaitu dengan menghembuskan gas oksigen (oksigen cair) ke dalam endapan tersebut.

Karena biaya untuk mencairkan dan memurnikan oksigen sangat mahal, maka dapat digunakan zeolit untuk membuat gas oksigen yang sesuai dengan kadar yang dikehendaki. Selain itu, bahaya akibat kebakaran yang biasanya terjadi pada waktu pemompaan oksigen murni dapat dihindarkan atau dapat diperkecil.

8. Industri Perminyakan

Dalam industri perminyakan, zeolit selain digunakan sebagai petunjuk paleoenvironment pada lapangan minyak bumi, juga dapat digunakan pada proses pemurnian. Tujuan penggunaan zeolit di sini adalah untuk menjerap air dan karbon dioksida yang terkandung di dalam minyak bumi. 

Jenis zeolit yang dapat digunakan dalam proses ini adalah khabazit, klinoptilolit, dan mordenit. Penggunaan zeolit ini dapat berlangsung lama dan berulang-ulang dalam lingkungan yang bersifat asam.

Walaupun penggunaan zeolit alam kurang efektif bila dibandingkan dengan zeolit sintetis, namun zeolit alam mudah diperoleh dalam jumlah besar dengan biaya yang sangat murah. 

Dengan sedikit pengolahan, yaitu dengan menghilangkan unsur pengotornya, zeolit alam dapat digunakan sebagai bahan penjerap, penyaring, dan katalis minyak bumi yang sangat murah dengan hasil yang cukup memuaskan.

Sejak tahun 1970, zeolit jenis klinoptilolit dan mordenit telah digunakan sebagai bahan katalis, isomerisasi, hidrogenasi, alkalinisasi, dan bahan polimerisasi. Zeolit jenis khabazit pada umumnya digunakan sebagai bahan pengering gas H2, F2 dan pemurni hidrokarbon yang mengandung klorin (Cl2) dan fluorin (F2). 

Mordenit yang telah diaktifkan dapat digunakan sebagai bahan katalis untuk menguraikan ikatan hidrokarbon, sebaliknya erionit dapat digunakan sebagai pembawa bahan katalis pada pembuatan persenyawaan hidrokarbon.

9. Energi Matahari

Dalam industri pemanfaatan energi matahari, zeolit digunakan sebagai bahan penjerap dan pelepasan panas kembali. Zeolit yang digunakan adalah jenis khabasit dan klinoptilolit.

Penjerapan dan pelepasan panas radiasi matahari digunakan untuk pembuatan alat pemanas dan pendingin ruangan (air conditioner) atau alat pemanas air (heater). Selain itu, panas radiasi matahari juga dapat diubah fungsinya sebagai sumber energi listrik.

Pada dasarnya, fungsi zeolit disini adalah untuk menciptakan keadaan yang kering pada siang hari dan lembab pada malam hari. Proses pengeringan dan pelembaban oleh bubuk zeolit m dapat menyebabkan perubahan panas beberapa ratus BTU untuk setiap kilogram bubuk zeolit. 

Gambar pembangkit listrik tenaga matahari

Zeolit dapat menjerap panas secara merata ke segala arah dengan kapasitas besar. Hal ini berbeda dengan bahan penjerap lain yang kini banyak digunakan.

10. Kelestarian Lingkungan

Dalam masalah lingkungan hidup, zeolit digunakan sebagai bahan penghilang bau (deodorizer ), penghilang warna, dan bahan pengontrol polusi.

Penggunaan zeolit sebagai bahan pengontrol polusi pada umumnya didasarkan kepada kemampuan zeolit untuk mengubah kation suatu limbah dalam jumlah besar secara selektif.

Sekarang ini, penggunaan deterjen sudah merata di masyarakat. Untuk menghilangkan kesadahan deterjen tersebut, bisanya digunakan sodium trifosfat sebagai pelembut air (water softener). 

Bahan kimia ini ternyata sangat berbahaya bila berada dalam air secara berlebihan karena dapat mempercepat pertumbuhan lumut hijau (green algae), yang dapat mengurangi kadar oksigen dalam air. 

Oleh karena itu, timbul pemikiran untuk mengganti senyawa fosfat tersebut dengan zeolit, karena selain mempunyai sifat sebagai pelembut, zeolit juga dapat menjerap dye-stuffs dan pigment dirt.

Pengurangan penggunaan detergen fosfat sudah dilakukan, terutama di negara Eropa (Jerman Barat dan Belanda). Satu-satunya masalah yang timbul, zeolit tidak larut tetapi membentuk suspensi dalam air, sehingga penggunaan detergen zeolit memerlukan mesin cuci yang konstruksinya harus dimodifikasi secara besar-besaran. Oleh karena itu, zeolit berukuran halus dan berbentuk bundar lebih disukai.

11. Bahan Bangunan

Penggunaan zeolit sebagai bahan bangunan dan ornamen telah dilakukan sejak jaman Romawi kuno. Penggunaan tersebut meliputi jalan, pondasi rumah atau bangunan, saluran air, jembatan, bahan perekat atau plester, dan lain-lain. Ornamen yang dibuat meliputi dinding berukir dan patung.

Seperti halnya perlit, obsidian, dan pitchstone, zeolit juga dapat dibuat menjadi pelet ringan. Cara ini dapat dilakukan dengan cara pemanasan zeolit hingga temperatur 1.400°C.

Di Jepang, zeolit jenis klinoptilolit dipanaskan hingga temperature 550°C dan kemudian didinginkan di udara terbuka. Bahan tersebut kemudian dicampur dengan plester dolomit (doloma tohor) dan air dengan perbandingan 1:1, kemudian dicetak tekan dan dikeringkan dalam tungku (oven) selama kira-kira dua jam. Produk yang dihasilkan adalah bata ringan dengan berat 0,75 kg dan kuat tekan 47 kg/cm2.

gambar tabel spesifikasi zeolit untuk bahan pengontrol polusi


gambar tabel spesifikasi zeolit untuk penangkap so2

12. Industri Pesawat

Dalam industri ini, zeolit kemungkinan dapat digunakan sebagai saringan molekuler. Di pasaran terdapat tiga jenis bahan kimia yang kegunaannya sama dengan zeolit alam, yaitu karbon aktif, silika gel, dan zeolit buatan. 

Akan tetapi berdasarkan penelitian, kemampuan karbon aktif dan silika gel sebagai bahan penjerap tidak melebihi zeolit alam.

Zeolit buatan dapat dihasilkan dengan dua cara, yaitu clay convertion process dan hydrogel
proces
s. Jenis zeolit buatan yang dihasilkan tersebut adalah Zeolit A, Zeolit Y, Zeolit K-G, Zeolit alfa, Zeolit 2K-5, dan lain-lain.

Pada clay convertion process digunakan bahan baku kaolin sebagai sumber silika dan alumina. Reaksi perubahan kimia dari proses tersebut adalah :

gambar rumus perubahan kimia zeolit
Berdasarkan reaksi tersebut, untuk menghasilkan 1 ton zeolit A diperlukan bahan-bahan :
– kaolin : 1.414 lb,
– metakaolin : 1.217 lb,
– sodium hidroksida : 438 lb,
– air reaksi : 345 lb.

Pada hydrogel process digunakan bahan baku alumino-silikat gel alkali tanah. Tahapan pekerjaan pada proses ini adalah :
– Masukan 2.090 g H2O ke dalam suatu ketel resin, dan larutkan 162,2 gr NaOH.
– Tambahkan 425 g sodium aluminat yang mengandung Al2O3 24%, Na2O 20%, dan H2O 56% berat.
– Dinginkan hingga suhu 100°F dan kemudian ditambah 570 silika kalsinasi.
– Pendinginan dipertahankan pada suhu 100°F selama 24 jam dengan pengadukan perlahan, dan setelah itu suhu ditingkatkan hingga 212°F dan dipertahankan selama 24 jam dengan pengadukan perlahan.
– Didinginkan secepatnya dengan air dan disaring untuk memisahkan padatan dari larutannya.
– Padatan dicuci dengan air panas dan dikeringkan dalam oven bertekanan pada temperatur 250°F.
– Produk yang dihasilkan adalah 464 g Zeolit Y yang berkomposisi Na2O.Al2O3.5SiO2. nH2O.

Zeolit buatan lebih murni dan mempunyai kemampuan lebih luas dibandingkan dengan zeolit alam, terutama sebagai bahan katalis. Walaupun demikian, prospek pengembangan zeolit buatan belum memberikan peluang karena zeolit alam dapat diperoleh dalam jumlah besar dengan biaya lebih murah, sedangkan teknologi pemanfaatannya masih belum mencapai titik optimal.

Potensi Pengembangan Zeolit

Di masa mendatang, perkembangan zeolit di Indonesia diperkirakan semakin meningkat. Hal ini disebabkan oleh semakin berkembangnya jumlah maupun ruang lingkup penggunaan zeolit, serta perkembangan teknologi pengolahannya yang semakin dapat memenuhi kriteria zeolit untuk berbagai keperluan.

Ditinjau dari sisi teknologi dan potensi sumber daya, pengembangan zeolit tidak menjadi masalah. Terdapat beberapa lokasi cadangan zeolit di Jawa Barat dan Lampung yang dapat dikembangkan, walaupun penyelidikan rinci terhadap kedua lokasi cadangan tersebut belum pernah dilakukan.

Secara teknis, pengembangan tambang zeolit baru melalui berbagai tahap kegiatan antara lain :
– Evaluasi cadangan.
– Rancang-bangun tambang.
– Studi kelayakan.

Dalam kasus ini, evaluasi tambang zeolit baru hanya didasarkan pada rencana kapasitas pabrik terbesar sebesar 12.000 ton/tahun, sehingga tingkat produksi tambang diperkirakan sebesar 15.000 ton/ tahun. 

Sangat senang menerima kritik dan saran di kolom komentar untuk menyempurnakan artikel ini. Demikian ulasan singkat mengenai " Bahan Galian Industri Zeolit " Semoga Bermanfaat.


Dp.

Post a Comment for "Bahan Galian Industri Zeolit"