PENDAHULUAN

Limbah B3, sebagaimana disebut dalam PP 18/1999 jo PP 85/1999, adalah sisa suatu usaha dan atau kegiatan yang mengandung bahan berbahaya dan atau beracun yang karena sifat dan atau konsentrasinya dan atau jumlahnya, baik secara langsung maupun tidak langsung dapat mencemarkan dan atau merusakkan lingkungan hidup, dan atau dapat membahayakan lingkungan hidup, kesehatan, kelangsungan hidup manusia serta makhluk lain.

Limbah ceramic ball, molesieve, sand blast dan spent clay merupakan contoh limbah B3 yang ditimbulkan oleh industri migas. Menurut Tabel 2 PP 18/1999 jo PP 85/1999, limbah yang berasal dari perusahaan migas, terutama industri refinery (pemurnian) termasuk di dalam kategori limbah B3 dengan kode D220 dan D221.

Pengolahan limbah B3 harus dilakukan dengan hati-hati, mengingat sifatnya yang berbahaya dan beracun. Proses pengolahannya pun harus sesuai dengan baku mutu yang sudah ditetapkan oleh pemerintah melalui peraturan yang berlaku. Meski demikian, hal tersebut tidak menutup kemungkinan adanya potensi pemanfaatan kembali limbah B3 yang sudah dibuktikan keamanannya baik dari sisi teknis maupun kesehatan.

Proses solidifikasi adalah salah satu metode pengolahan limbah B3 yang banyak dilakukan dengan tujuan untuk mengubah limbah yang berbahaya menjadi tidak berbahaya karena permaebilitasnya berkurang dan kekuatan fisiknya meningkat sehingga mudah diangkut dan ditimbun (Silitonga, 2008). Metode ini dilatar belakangi oleh kenyataan bahwa kebanyakan bahan berbahaya dan beracun tingkat bahaya yang paling tinggi bila berbentuk gas dan paling rendah bila berbentuk padat (Connor, 1990). Teknik solidifikasi yang banyak dilakukan adalah kapsulasi. Kapsulasi adalah teknik penyelimutan limbah dengan bahan pengikat yang mengeras di bagian luar seperti semen, kapur dan senyawa silikat yang dapat mengikat dan mengeraskan secara fisik limbah tersebut. Setelah melalui tahap solidifikasi, biasanya limbah B3 yang sudah memenuhi baku mutu akan ditimbun dalam lahan urug (landfill) yang khusus menerima limbah B3.

Hal ini cukup disayangkan sebab pada dasarnya limbah seperti ceramic ball, molesieve, sand blast dan spent clay berpotensi untuk digunakan kembali oleh karena karakteristik fisik dan kimianya. Limbah ceramic ball mempunyai kekuatan fisik yang tinggi. Limbah sand blast dan clay memiliki kandungan senyawa silika dan oksida logam yang cukup tinggi. Produk hasil solidifikasi dari jenis limbah tersebut dapat digunakan sebagai batu bata, paving block dan banyak kegunaan lainnya.

METODOLOGI

Kegiatan pendahuluan yang dilakukan sebelum memulai penelitian ini adalah studi literatur. Dalam penelitian ini digunakan 2 jenis data yaitu data sekunder dan data primer. Data sekunder didapat dari data-data hasil penelitian dan analisis dari organisasi terkait dan penelitian sebelumnya. Data primer yang didapat pada penelitian ini merupakan hasil analisis laboratorium dan pelaksanaan solidifikasi.

Perencanaan solidifikasi

Campuran direncanakan terdiri dari 15 variasi dalam 3 macam perbandingan semen : agregat. Menurut Widiasih (2010), perbandingan antara binder dan agregat yang baik adalah 1:1 – 1:7. Perencanaan campuran dilakukan untuk menemukan komposisi yang tepat antara semen sebagai binder dan limbah sebagai agregat. Selain kualitas, hal yang diperhatikan dalam perencanaan adalah faktor ekonomi dan potensi habisnya limbah tersebut dengan menggunakan perbandingan campuran tersebut. Variasi komposisi dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Variasi komposisi solidifikasi

Keseluruhan berat semen dan limbah ditentukan berdasarkan berat beton segar bernilai (Sugiri, 2005). Sehingga didapatkan berat masing-masing komposisi yang dibutuhkan dalam tiap variasi untuk tiap benda uji. Benda uji kemudian dicetak dalam cetakan berbentuk balok berbentuk 8 x 8 x 6 cm. Masing-masing variasi dicetak sebanyak 12 buah. 8 dari 12 buah akan digunakan untuk pengujian kuat tekan mortar pada hari ke-2, hari ke-14 dan hari ke-28, 2 buah untuk uji durabilitas dan 2 buah untuk uji absorpsi. Untuk uji TCLP dilakukan dengan menggunakan pecahan dari benda uji kuat tekan pada hari ke-28.

Analisis laboratorium

Analisis laboratorium dilakukan baik pada limbah maupun pada benda uji hasil solidifikasi. Analisis karakteristik limbah meliputi parameter fisik dan kimia. Hal ini dilakukan untuk menentukan karakteristik limbah serta melihat potensi pemakaian limbah pada campuran beton. Analisis laboratorium pada produk hasil solidifikasi meliputi parameter fisik dan kimia. Hal ini bertujuan untuk menguji keamanan serta ketahanan benda uji sesuai dengan baku mutu yang ada.

Pengukuran karakteristik limbah secara keseluruhan meliputi 9 parameter. Parameter kimia yang diukur meliputi kandungan logam berat dan oksida logam serta kualitas lindi. Kandungan logam berat pada limbah diuji berdasarkan Kep-04/Bapedal/09/1995 terhadap 14 jenis logam. Kandungan oksida logam diukur dengan tujuan untuk menilai potensi limbah sebagai material solidifikasi. Kualitas lindi diukur dengan metode TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure), uji didasarkan atas Keputusan Kepala Bapedal Kep-03/Bapedal/09/1995. Pengujian kualitas lindi dapat menunjukkan seberapa besar potensi senyawa logam yang terlindikan.

Semua pengukuran parameter fisik pada limbah mengacu pada standar yang ditetapkan oleh ASTM. Pengukuran ini dimaksudkan untuk menguji kualitas limbah sebagai material solidifikasi. Parameter fisik yang diuji meliputi kadar air, kadar kering, analisis ayakan, berat gembur, berat padat dan specific gravity. Kadar air dan kadar kering diukur berdasarkan ASTM D2216-98, bertujuan untuk melihat kebutuhan atas pengolahan awal. Analisis ayakan dilakukan untuk melihat persebaran ukuran partikel yang didasarkan atas ASTM C136-95a. Pengujian berat gembur dan berat padat serta specific gravity dilakukan untuk mendapatkan berat jenis limbah. Pengukuran berat gembur dan berat padat dilakukan berdasarkan ASTM C29-91a. Pengukuran specific gravity dilakukan berdasarkan ASTM C128-93.

Setelah benda uji selesai dicetak, pengujian kualitas harus dilakukan untuk menentukan mutu benda uji tersebut. Pengujian terhadap produk solidifikasi meliputi uji kuat tekan, uji durabilitas, uji absorpsi dan uji TCLP. Uji kuat tekan bertujuan untuk mengetahui secara umum gambaran kualitas beton yang telah jadi berdasarkan ASTM C39-94. Uji durabilitas digunakan untuk mengetahui kekuatan produk terhadap perubahan cuaca berdasarkan ASTM D4843-99. Uji absorpsi adalah pengujian terhadap kemampuan penyerapan air produk solidifikasi berdasarkan SNI 03-0691- 1996. Pengujian TCLP terhadap produk solidifikasi bertujuan untuk mengetahui potensi senyawa berbahaya, seperti logam berat, yang dapat terlindikan.

Pengolahan data

Secara umum bagan alir penelitian ini adalah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Analisa karakteristik sampel merupakan bagian awal dan terpenting untuk menentukan langkah selanjutnya terutama perencanaan proporsi limbah untuk campuran beton.

Gambar 1 Bagan alir penelitian

Pengolahan data pada penelitian ini dilakukan setelah pengujian kualitas terhadap produk solidifikasi telah dilaksanakan. Diharapkan hasil dari pengolahan data akan menjadi membuktikan bahwa hasil produk solidifikasi dari limbah B3 yaitu ceramic ball, molesieve, spent clay dan pasir ex. sand blast dapat dimanfaatkan sebagai bahan bangunan utamanya paving block.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisis karakteristik kimia limbah

Analisis karakteristik limbah meliputi aspek fisik dan kimia. Analisis parameter kimia pada limbah meliputi logam berat, oksida logam dan pH. Analisis logam berat dilakukan pada 13 parameter logam menurut Keputusan Bapedal Kep-04/Bapedal/09/1995. Hasil pemeriksaan kandungan logam berat pada limbah dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Analisis kandungan logam berat limbah

^*)Kep 04/Bapedal/09/1995

Limbah pasir ex. sand blast dan molesieve memiliki kadar kadmium (Cd) yang lebih tinggi dari kolom B yaitu sebesar 9,96 mg/kg dan 10,51 mg/kg. Limbah pasir ex. sand blast juga memiliki kadar Zn yang melebihi kadar maksimum kolom A yaitu 7572,61 mg/kg. Dari hasil tersebut dapat dikatakan bahwa apabila keempat limbah tersebut akan ditimbun di dalam sebuah lahan urug, maka limbah pasir ex. sand blast harus ditimbun pada lahan urug kategori 1, molesieve pada lahan urug kategori 2 sedangkan clay dan ceramic ball dapat ditimbun pada lahan urug kategori 3.

Analisis oksida logam pada limbah bertujuan untuk penentuan bahan pencampur pembuatan beton, baik pengganti semen maupun agregat. Menurut ASTM C-618, kekuatan beton dipengaruhi oleh keberadaan oksida logam SiO2, Al2O3 dan Fe2O3 karena mengandung unsur silikat dan aluminat yang mempunyai kecenderungan sifat pozzolan yang dapat mengikat agregat, sehingga dapat memperbesar ikatan terhadap mortar (Widiasih, 2010). Pemeriksaan LOI dilakukan untuk melihat kehadiran karbon di dalam limbah tersebut. LOI digunakan sebagai metode untuk mengukur kandungan organik dan karbonat inorganik di dalam tanah atau sedimen ada suhu 350- 440oC (Schumacher, 2002). Hasil pengukuran terhadap kandungan oksida logam dan kadar LOI dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Analisa oksida logam pada limbah

Berdasarkan Tabel 3 diketahui bahwa kandungan SiO2, Al2O3 dan Fe2O3 pada keempat limbah lebih besar dari 70%. Mengacu pada ASTM C-618 nilai kandungan ketiga senyawa oksida logam dari semua limbah memenuhi syarat sebagai pozzolan kelas F dan berpotensi sebagai pengganti semen. Kandungan oksida alkali seperti MgO, K2O dan Na2O dapat bereaksi dengan silika pada agregat sehingga dapat mengakibatkan diintergrasi beton dan mempengaruhi kekuatan beton (Widiasih, 2010). Kandungan oksida alkali pada limbah tidak melebihi standar yang ditetapkan oleh ASTM.

Kandungan LOI pada keempat limbah berada jauh diatas persyaratan yang ditetapkan oleh ASTM yaitu 6% Berat Kering. Kandungan karbon yang tinggi tidak diinginkan dalam sebuah campuran beton. Kehadiran karbon di dalam beton dianggap akan mengganggu reaksi hidrasi serta mengurangi kelecakan serta meningkatkan kebutuhan air yang digunakan dalam campuran beton (Atici dan Ersoy, 2008).

Analisis TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Process) adalah sebuah metode untuk mengukur kandungan senyawa yang dapat terlindikan dari suatu limbah. Hasil pengukuran konsentrasi senyawa dalam larutan lindi dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Analisis TCLP

Pada umumnya kandungan logam berat dalam larutan ekstraksi TCLP keempat limbah berada pada nilai baku mutu. Kandungan logam berat Pb dalam senyawa ekstraksi TCLP pasir ex. sand blast berada diatas baku mutu, yaitu pada angka 6,312 mg/L. Dari pengukuran ini dapat dikatakan bahwa lindi yang terbentuk dari keempat limbah masih di dalam batas aman.

Analisis karakteristik fisik limbah

Pengujian karakteristik fisik pada limbah meliputi analisis saringan, modulus kehalusan, dan specific gravity. Analisis saringan merupakan sebuah proses analisis untuk membagi sampel agregat ke dalam fraksi dengan ukuran partikel yang sama dengan tujuan untuuk menentukan gradasi dan distribusi ukuran agregat tersebut. Modulus kehalusan adalah jumlah persen kumulatif yang tertahan pada saringan seri standar dibagi 100. Secara umum hasil analisis saringan pada keempat limbah dapat digambarkan dalam grafik seperti pada Gambar 2 berikut ini.

Gambar 2 Analisis saringan

Batas atas dan bawah pada Gambar 2 adalah batas persen lolos kumulatif yang ditetapkan oleh ASTM C33-90 untuk agregat halus pada rentang ukuran saringan No.4-No.200. Modulus kehalusan ceramic ball, molesieve, clay dan sand blast berturut-turut adalah 9,55, 6,74, 5,81 dan 4,44.

Dari Gambar 2 dapat diketahui bahwa dari keempat limbah, ceramic ball tidak masuk ke dalam rentang batas yang ditentukan sebagai agregat halus. Meski demikian dengan menggunakan peraturan yang ada pada ASTM ceramic ball memenuhi syarat sebagai agregat kasar. Dengan hasil analisis tersebut ceramic ball dijadikan sebagai pengganti agregat kasar pada campuran solidifikasi.

Analisis specific gravity untuk menentukan potensi besarnya komposisi volume agregat di dalam adukan beton. Dengan menghitung berat jenis maka akan didapat perkiraan berat produk solidifikasi yang dihasilkan. Hasil analisis specific gravity dapat dilihat pada Tabel 5 dibawah ini.

Tabel 5. Analisis specific gravity

Pelaksanaan solidifikasi

Pelaksanaan solidifikasi didasarkan pada perbandingan binder : agregat yaitu 1:3, 1:4 dan 1:5. Pada setiap variasi akan dilihat limbah apa saja yang memberikan kontribusi terhadap kekuatan beton. Selain faktor ekonomis dan teknis, hal lain yang turut menjadi pertimbangan dalam perencanaan campuran adalah potensi habisnya suatu jenis limbah apabila digunakan di dalam campuran beton. Faktor Air Semen pada Tabel 6 menunjukkan kebutuhan air pada campuran beton. FAS didapatkan dari pengukuran Flow Test yang digunakan untuk memperhitungkan kelayakan dari suatu campuran beton. Angka FAS yang didapat dengan menggunakan Flow Test pada setiap perbandingan binder : agregat umumnya sama, oleh karena itu kebutuhan air yang digunakan dipakai diambil rata-ratanya. Komposisi campuran beton dapat dilihat pada Tabel 6 berikut ini.

Tabel 6. Komposisi campuran

Rasio FAS yang ideal bagi beton adalah 0,25 - 0,65 (Mulyono, 2003 dalam Widiasih, 2010). Pada Tabel 6, terlihat bahwa rasio FAS berkisar antara 0,9 - 1,28, hal ini dapat dikarenakan tingginya kadar karbon di dalam limbah seperti yang ditunjukkan pada nilai LOI dan tingginya nilai absorpsi pada clay dan molesieve.

Pengujian produk solidifikasi

Pengujian produk solidifikasi awal yaitu uji kuat tekan. Uji kuat tekan menjadi sangat penting sebab uji kuat tekan menjadi awal penentuan kelayakan teknis sebuah beton untuk digunakan. Pemanfaatan hasil solidifikasi sebagai paving block mempunyai baku mutu kuat tekan yang mengikuti SNI 03-0691-1996. Dalam Tabel 7 di bawah ditampilkan hasil pengukuran uji kuat tekan pada benda uji selama 28 hari. Pengamatan selama 28 hari didasarkan pada proses hidrasi semen yang terjadi pada campuran beton. Proses hidrasi pada semen dapat dikatakan berlangsung sempurna pada umur 28 hari atau 1 bulan. Notasi N/A (Not Available) menyatakan variasi yang hancur pada saat cetakan dibuka. Produk solidifikasi dengan kode 15V3 dan 15V4 tidak mempunyai ikatan yang cukup kuat sehingga benda uji hancur ketika dikeluarkan dari cetakan. Dari hasil pengukuran uji kuat tekan yang tertera pada Tabel 7, maka grafik pertumbuhan kekuatan pada beton dapat digambarkan pada Gambar 3 berikut dibawah ini.

Tabel 7 Analisis kuat tekan benda uji

Gambar 3 Grafik kuat tekan

Dengan menggunakan Tabel 2 diatas maka kenaikan kekuatan pada beton dapat dimasukkan ke dalam grafik. Gambar 3 menunjukkan bahwa kekuatan beton bertambah setiap harinya selama masa pengamatan berlangsung.

Baik dari tabel maupun grafik dapat diketahui bahwa kekuatan beton bertambah setiap harinya. Semakin tinggi kadar semen di dalam campuran, dilambangkan dengan 2 angka pertama pada versi campuran seperti 14-VX, 13-VY dan 15-VZ, maka semakin tinggi pula kuat tekan beton. Apabila diperhatikan dengan seksama maka terlihat kecenderungan yang berbeda untuk setiap perbandingan campuran binder : semen. Pada versi 14-VX menunjukkan seiring dengan meningkatnya kandungan limbah pasir ex. sand blast dan berkurangnya kandungan limbah clay di dalam campuran beton nilai kuat tekan produk solidifikasi meningkat cukup signifikan. Variasi yang mempunyai kandungan ceramic ball dalam jumlah yang lebih besar mempunyai kuat tekan yang lebih besar. Hal ini dimungkinkan karena sifat ceramic ball yang sangat keras dan kuat dapat memberikan kekuatan tambahan pada struktur internal produk solidifikasi seperti layaknya kerikil di dalam beton. Pada versi 13-VY terlihat bahwa secara umum dapat dilihat bahwa seiring dengan bertambahnya kandungan ceramic ball dan menurunnya kandungan molesieve di dalam campuran memberikan nilai kuat tekan yang lebih baik. Hal ini memperlihat bahwa tidak hanya limbah pasir ex. sand blast yang memberikan kontribusi yang besar terhadap kuat tekan. Pada versi 15-VZ, terlihat bahwa semakin kecil kandungan binder dan semakin besar kandungan clay di dalam campuran akan berakibat pada tingginya kebutuhan air dan rendahnya kekuatan beton. Bahkan untuk versi 15V3 dan 15V4, air harus ditambahkan lebih untuk menjaga agar campuran tetap berbentuk pasta. Hal ini dikarenakan limbah clay memiliki nilai persentase absorpsi air yang cukup tinggi sehingga dapat mengganggu proses hidrasi yang terjadi. Air yang mengisi ruang antara di dalam pasta akan diserap oleh clay sehingga kekuatan beton akan menjadi lemah, selain itu panas hidrasi semen akan menguapkan sebagian besar air yang tersisa sehingga proses hidrasi semen tidak berlangsung sempurna. Dari 15 variasi campuran, apabila hasil uji kuat tekan dibandingkan dengan baku mutu pada SNI 03-0691-1996 didapatkan 2 buah versi yang memenuhi standar yaitu 13V5 dan 14V6. Rincian untuk kedua variasi dapat dilihat pada Tabel 8 berikut.

Tabel 8. Rincian variasi terpilih

KESIMPULAN

Melalui analisa fisik dan kimia pada limbah dapat dikatakan bahwa limbah ceramic ball, molesieve, spent clay dan sand blast memungkinkan untuk digunakan kembali setelah melalui proses solidifikasi. Hal ini dibuktikan dengan kandungan oksida logam keempat limbah yang berada di atas 50%. Hasil analisis saringan telah membuktikan bahwa ceramic ball dapat dijadikan pengganti agregat kasar dan ketiga limbah lainnya menjadi pengganti agregat halus. Dari 15 variasi campuran, terdapat 2 versi produk hasil solidifikasi yang telah diuji kuat tekan dan memenuhi standar SNI 03- 0691-1996 untuk dijadikan paving block dengan nilai kuat tekan 13V5 sebesar 117,19 kg/cm2 (mutu D) dan 14V6 sebesar 129,69 kg/cm 2 (mutu C). Untuk membuktikan kelayakan campuran tersebut untuk dimanfaatkan kembali dibutuhkan beberapa uji yang lain seperti TCLP, absorpsi dan durabilitas. Dengan memenuhi persyaratan pada keempat uji tersebut maka dapat dikatakan campuran tersebut layak dan aman untuk digunakan.