Aat Itb Inad

download Aat Itb Inad

of 34

Transcript of Aat Itb Inad

  • PENGELOLAAN AIR ASAM TAMBANG Oleh:

    Prof. Dr. Rudy Sayoga Gautama Fakultas Teknik Pertambangan & Perminyakan

    Institut Teknologi Bandung

    BIMBINGAN TEKNIS REKLAMASI DAN PASCATAMBANG PADA KEGIATAN PERTAMBANGAN MINERAL & BATUBARA DITJEN MINERAL & BATUBARA, KESDM

    YOGYAKARTA, 20 jUNI 2012

    FORUM Pengelola Lingkungan P e r t a m b a n g a n Mineral & Batubara

  • Dampak dari kegiatan pertambangan

    Dampak lingkungan yang dapat ditimbulkan dari kegiatan pertambangan (aspek biogeofisik):

    Dampak terhadap badan air: Kuantitas misalnya turunnya muka air tanah atau debit sungai

    Kualitas baik secara fisik (misalnya meningkatnya kekeruhan) maupun secara kimia (meningkatnya konsentrasi unsur/senyawa berbahaya bagi biota atau manusia)

    Dampak terhadap lahan karena kegiatan penggalian dan penimbunan

    Dampak terhadap udara menurunnya kualitas udara karena debu

    Dampak terhadap biota (karena pembersihan lahan)

    Salah satu dampak yang sangat penting adalah dampak

    terhadap badan air, terutama dari aspek kualitas air

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 2

  • 14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 3

    Sumber: GARD Guide, 2009

  • Mengapa Air Asam Tambang?

    Air asam tambang AAT (acid mine drainage - AMD atau air asam batuan acid rock drainage - ARD) adalah air yang bersifat asam (tingkat keasaman yang tinggi dan sering ditandai dengan nilai pH yang rendah di bawah 5) sebagai hasil dari oksidasi mineral sulfida yang terpajan atau terdedah (exposed) di udara dengan kehadiran air

    Kegiatan penambangan, yang kegiatan utamanya adalah penggalian, mempercepat proses pembentukan AAT karena mengakibatkan terpajannya mineral sulfida ke udara, air dan mikroorganisme

    Dampak yang dapat ditimbulkan dari AAT adalah terhadap biota perairan, baik secara langsung karena tingkat keasaman yang tinggi maupun karena peningkatan kandungan logam di dalam air (air yang bersifat asam mudah melarutkan logam-logam)

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 4

  • Mengapa Air Asam Tambang?

    AAT menjadi salah satu dampak penting dari kegiatan pertambangan yang harus dikelola tidak saja karena dampaknya terhadap lingkungan perairan atau air tanah, tetapi juga karena: Sekali telah terbentuk akan sulit untuk menghentikannya (kecuali

    salah satu komponennya habis)

    Bisa berdampak sangat lama, melampaui umur tambang; pengalaman menunjukkan bisa berlangsung sampai ratusan tahun

    Eropa dan Amerika Serikat menghadapi masalah dengan AAT yang terbangkitkan dari bekas-bekas tambang atau tambang yang sudah ditutup puluhan tahun bahkan ratusan tahun yang lalu, karena pengelolaannya menjadi tanggung jawab pemerintah

    Biaya yang dikeluarkan mencapai milyaran dollar Amerika

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 5

  • Mengapa pengelolaan AAT?

    Memang tidak semua tambang dapat menghasilkan AAT

    Risiko yang dihadapi oleh pertambangan terhadap AAT tidak saja pada masa operasi tetapi yang lebih penting adalah pada masa pascatambang

    Jika mengacu pada Undang-undang No. 4 tahun 2009 tentang pertambangan mineral dan batubara serta Undang-undang No. 32 tahun 2009 tentang perlindungan dan pengelolaan lingkungan hidup, pelaku usaha pertambangan harus bertanggungjawab terhadap berbagai dampak lingkungan yang ditimbulkannya

    Bila terjadi kasus AAT pada pascatambang, bisa membuat pelaku usaha pertambangan bertanggungjawab selamanya atau harus mengeluarkan biaya yang sangat besar untuk melakukan penggalian & penimbunan kembali (re-mining)

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 6

  • Pembentukan AAT

    14/06/2012 7 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung

    (Sumber: GARD Guide, 2009)

    Genangan di pit

    Sungai yang tercemar AAT Pit lake yang terisi AAT

  • Pembentukan AAT

    Pembentukan AAT dimungkinkan karena tersedianya: Mineral sulfida sumber sulfur/asam

    Oksigen (dalam udara) - pengoksidasi

    Air pencuci hasil oksidasi

    Oleh karena itu perlu diketahui jenis sulfur yang terdapat di dalam batuan yang mudah teroksidasi adalah sulfur yang terdapat dalam bentuk mineral sulfida: FeS2 - pirit MoS2 - molybdenite

    FeS2 - marcasite CuFeS2 chalcopirit

    FexSx - pyrrhotite PbS - galena

    Cu2S - chalcocite ZnS - sphalerite

    CuS - covellite FeAsS - arsenopirit

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 8

  • Pendahuluan pembentukan AAT

    Reaksi pertama adalah reaksi pelapukan dari pirit disertai proses oksidasi. pirit dioksidasi menjadi sulfat dan besi fero. Dari reaksi ini dihasilkan dua mol keasaman dari setiap mol pirit yang teroksidasi. O2 terlarut dapat juga mengoksidasi tetapi kurang penting karena kelarutannya sangat terbatas

    Reaksi ini dapat terjadi baik pada kondisi abiotik maupun biotik

    Selain oksidasi langsung, pirit dapat juga terlarut dan selanjutnya teroksidasi

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 9

    2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O 2 Fe2+

    + 4 SO42-

    + 4 H+

    Pyrite + Oxygen + Water Ferrous Iron + Sulfate + Acidity

    (1)

  • Pendahuluan pembentukan AAT

    Aqueous ferric ion juga dapat mengoksidasi pirit

    Reaksi oksidasi lanjutan dari pirit oleh besi ferri lebih cepat (2-3 kali) dibandingkan dengan oksidasi dengan oksigen dan menghasilkan keasaman yang lebih banyak per mol pirit

    Tetapi terbatas pada kondisi dimana terdapat jumlah yang cukup dari ion ferri (kondisi asam)

    Dengan demikian oksidasi pirit dimulai dengan reaksi (1) pada kondisi dekat netral dan dilanjutkan dengan reaksi (2) jika kondisi semakin asam (pH < 4,5)

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 10

    FeS2 + 14 Fe3+

    + 8 H2O 15 Fe2+

    + 2 SO42-

    + 16 H+

    Pyrite + Ferric Iron + Water Ferrous Iron + Sulfate + Acidity

    (2)

  • Pendahuluan pembentukan AAT

    Pada reaksi ketiga terjadi konversi dari besi ferro menjadi besi ferri yang mengkonsumsi satu mol keasaman. Laju reaksi lambat pada pH < 5 dan kondisi abiotik. Kehadiran bakteri acidithiobacillus ferrooxidans dapat mempercepat reaksi ini (5-6 kali).

    Anggapan bahwa ion ferri dapat mengoksidasi pirit tanpa kehadiran oksigen tidak benar. Reaksi (3) menunjukkan bahwa oksigen diperlukan untuk mengoksidasi ion ferro menjadi ferri

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 11

    4 Fe2+

    + O2 + 4 H+ 4 Fe3+ + 2 H2O

    Ferrous Iron + Oxygen + Acidity Ferric Iron + Water (3)

  • Pendahuluan pembentukan AAT

    Ion ferri yang dihasilkan pada reaksi (1) dapat mengalami oksidasi dan hidrolisa dan membentuk ferri hidroksida. Pembentukan presipitat ferri hidroksida tergantung pH, yaitu lebih banyak pada pH di atas 3,5.

    Jika reaksi (1) dan (4) digabungkan maka

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 12

    Fe2+

    + O2 + 5/2 H2 4 Fe(OH)3 + 2 H+ (4)

    FeS2 + 15/4 O2 + 7/2 H2O Fe(OH)3 + 2SO4= + 4H+

    Pyrite + Oxygen + Water "Yellowboy" + Sulfuric Acid

    (5)

  • Prinsip pengelolaan AAT

    Pencegahan terbentuknya AAT lebih baik dari pada mengolahnya (prevention is better than treatment) karena: Lebih andal untuk jangka panjang

    Meminimalkan risiko

    Langkah pertama dari pencegahan identifikasi batuan yang berpotensi membentuk asam dan yang tidak berpotensi membentuk asam karakterisasi

    Dengan mengetahui sebaran jenis-jenis batuan berdasarkan karakteristiknya dalam pembentukan AAT dapat disusun perencanaan pencegahan yang baik

    Hal ini perlu dilakukan sejak tahap eksplorasi, perencanaan & perancangan, konstruksi, penambangan, dan pascatambang

    14/06/2012 13 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung

  • Prinsip pengelolaan AAT pengelolaan overburden (OB management)

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 14

  • Tujuan pengujian Pengujian terhadap sampel batuan bertujuan untuk mengetahui

    karakteristik geokimia batuan terkait dengan pembentukan AAT Konsep perhitungan potensi asam:

    Kandungan sulfur sebesar 1% pada batuan sebanyak 1 ton akan menghasilkan asam sulfat sebanyak 30,62 kg yang membutuhkan 31,25 kg CaCO3 untuk menetralkannya.

    Jika sulfur dalam batuan tersebut terdapat dalam bentuk pirit, kandungan sulfur total dalam batuan secara akurat mengkuantifikasi potensi pembentukan asam

    Jika terdapat juga sulfur organik atau sulfat dalam jumlah yang cukup besar, maka total sulfur akan memberikan prediksi yang overestimate.

    Di dalam batuan selain pirit bisa juga terdapat material basa (alkaline), umumnya dalam bentuk karbonat atau exchange cation dalam lempung, yang dapat mengurangi proses oksidasi atau menetralkan asam yang terbentuk. Material alkaline juga dapat mengontrol bakteri dan membatasi kelarutan dari besi ferri.

    Jumlah material alkaline ini diukur dengan kemampuannya untuk menetralkan asam

    14/06/2012 15 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung

  • Potensi pembentukan asam

    Ada dua jenis uji untuk menentukan potensi pembentukan asam, yaitu: Potensi pembentukan asam melalui penentuan secara independen

    komponen yang dapat membangkitkan dan menetralkan asam dikenal sebagai ABA (Acid-Base Accounting)

    Potensi pembentukan asam dinyatakan dalam satu nilai yang digunakan untuk menggambarkan kemungkinan asam yang dibangkitkan atau pelepasan asam yang terkandung dalam sampel NAG test dan paste pH

    Uji-uji di atas relatif tidak mahal sehingga dapat dilakukan untuk jumlah sampel yang banyak hasilnya seringkali dipakai untuk kriteria penapisan dalam klasifikasi batuan

    ABA awalnya dikembangkan untuk batubara tetapi selanjutnya juga digunakan pada tambang bijih

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 16

  • Pengujian AAT

    Perangkat untuk penapisan terdiri atas: Penentuan total sulfur (umumnya dengan metode LECO , tetapi jika tidak

    tersedia dapat juga dengan metode Eschka berdasarkan SNI 13-3481-1994 )

    Kapasitas penetralan asam atau acid neutralizing capacity (ANC) mengacu pada SNI 13-7170-2006, yang mengadopsi Sobek, A.A., Schuller, W.A., Freeman, J.R., and Smith, R.M., 1978. Field and Laboratory Methods Applicable to Overburdens and Minesoils. p.p. 47-50. U.S. Environmental Protection Agency, Cincinati, Ohio, 45268 (EPA-600/2-78-054)

    Pembentukan asam neto atau net acid generating (NAG) mengacu pada SNI 13-6599-2001 yang mengadopsi metode yang dikembangkan oleh EGi (Australia) dalam AMIRA (2002)

    pH pasta atau paste pH mengacu pada Sobek et al (1978) dan AMIRA (2002)

    Uji-uji di atas seringkali dikelompokkan sebagai uji statik (static test) karena tidak dapat menentukan laju reaksi pembentukan AAT

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 17

  • Neraca asam-basa (acid-base accounting, ABA)

    Untuk mengklasifikasi batuan menjadi: Batuan yang berpotensi membentuk asam (potentially acid forming

    PAF)

    Batuan bukan pembentuk asam (non acid forming NAF)

    Cara perhitungan: Hitung potensi keasaman maksimum (maximum potential of acidity

    MPA) = total sulfur x 30,62 dalam satuan [kg H2SO4/ton batuan]

    Hitung potensi pembentukan asam neto (nett acid producing potential NAPP) = MPA ANC dalam satuan [kg H2SO4/ton batuan]

    Hitung nisbah potensi neto (net potential ratio NPR) = ANC/MPA

    Kriteria batuan PAF NAPP > 0

    NPR < 1

    pH NAG < 4,5

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 18

  • Uji kinetik (kinetic test)

    Uji kinetik (kinetic test) dilakukan untuk memvalidasi hasil uji statik,

    Memperkirakan laju pelapukan (reaksi pembentukan AAT) jangka panjang

    Memperkirakan potensi batuan untuk menghasilkan penyaliran yang dapat berdampak terhadap lingkungan

    Uji kinetik adalah simulasi proses oksidasi (pelapukan) yang prosedurnya disesuaikan untuk mendapatkan informasi yang diperlukan dalam jangka waktu yang tidak terlalu lama (reasonable)

    ada dua jenis uji kinetik yang dikenal secara umum: Humidity cell test (HCT) suatu uji standar pada kondisi beroksigen

    dengan pencucian (flushing) secara periodik

    Column leach test

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 19

  • Uji kinetik di laboratorium

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 20

    Uji kinetik dengan humidity cell

    Uji kinetik dengan column leach

  • Pengelolaan AAT

    Seperti yang telah disampaikan di bagian awal, bahwa sekali AAT sudah terbangkitkan akan sangat sulit untuk menghentikannya

    Prinsip utama pengelolaan AAT sedapat mungkin mencegah terbentuknya AAT = upaya preventif

    Tetapi pada kenyataannya pada kegiatan penambangan terbuka hal tersebut tidak dapat mencegah secara total terjadinyaAAT AAT yang terbentuk di dalam pit (baik di dinding atau pit wall maupun di dasar atau pit floor) tidak akan mungkin dicegah perlu ditangani (mitigasi)

    Upaya yang dapat dilakukan adalah mencegah terbentuknya AAT di daerah penimbunan batuan penutup rencana pengelolaan overburden (overburden management plan)

    14/06/2012 21 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung

  • Tujuan pencegahan dan mitigasi

    Prinsip dasar pencegahan pencemaran adalah menerapkan suatu proses perencanaan dan perancangan untuk

    mencegah, menahan, atau menghentikan proses-proses hidrologi, kimia, mikrobiologi, atau termodinamika yang menyebabkan pencemaran pada lingkungan perairan, pada atau sedekat mungkin dengan lokasi dimana terjadinya penurunan kualitas air (reduksi pada sumber) atau

    menerapkan upaya-upaya fisik untuk mencegah atau menahan transpor dari kontaminan ke badan air (antara lain dengan recycling, pengolahan/treatment dan/atau mengamankan timbunan)

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 22

  • Penanganan overburden

    Melalui upaya segregasi dapat dipisahkan antara material PAF dan NAF

    Metode yang umum diterapkan dalam penimbunan overburden adalah encapsulation dan layering menempatkan material PAF dan NAF sedemikian untuk menghindari terjadinya pembentukan AAT (mencegah oksidasi mineral sulfida dan/atau aliran air)

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 23

  • Contoh metode encapsulation

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 24

    Sumber: GARD Guide, 2009

  • Contoh metode encapsulation

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 25

    Sumber: PT Kaltim Prima Coal

  • Mengapa perlu pengolahan AAT

    Pengolahan AAT diperlukan untuk agar memenuhi baku mutu lingkungan sebelum dilepaskan ke badan perairan alami

    Walaupun metode pencegahan telah dilakukan dengan baik, tetap saja ada AAT yang terbangkitkan dan perlu diolah

    AAT yang tak dapat dicegah pembentukannya, misalnya: Dari mine pit

    Pengotor hasil dari pencucian batubara

    Stockpile batubara

    Pengolahan AAT dapat digolongkan menjadi: Pengolahan aktif (active treatment)

    Pengolahan pasif (passive treatment)

    Pengolahan ditempat (in situ treatment)

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 26

  • 14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 27

    Material/senyawa alkali Kebutuhan Alkali (ton/ton of keasaman)

    Efisiensi Netralisasi (% yang terpakai)

    Biaya relatif ($ / ton)

    Batu kapur, CaCO3 1.00 30 - 50 10 15

    Hydrated lime, Ca(OH)2 0.74 90 60 100

    Kapur tohor, CaO 0.56 90 80 240

    Soda abu, Na2CO3 1.06 60 - 80 200 350

    Caustic soda, NaOH 0.80 100 650 900

    Magna lime, MgO 0.4 90 Project specific

    Fly ash Material specific - Project specific

    Kiln dust Material specific - Project specific

    Slag Material specific - Project specific

    Pengolahan aktif - berbagai jenis material alkali

  • Contoh instalasi penambah kapur

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 28

  • Contoh instalasi penambah kapur

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 29

  • Pengolahan pasif (passive treatment)

    Merupakan proses pengolahan yang tidak memerlukan intervensi, operasi atau perawatan oleh manusia secara reguler

    Suatu sistem pengolahan air yang memanfaatkan sumber energi yang tersedia secara alami seperti gradien topografi, energi metabolisme mikroba, fotosintesis dan energy kimia dan membutuhkan perawatan secara reguler tetapi jarang untuk beroperasi sepanjang umur rancangannya (Pulles et al, 2004, dalam GARD Guide, 2009)

    Suatu proses secara bertahap menghilangkan logam dan/atau keasaman dalam suatu biosistem seperti alami tetapi buatan manusia yang mendukung reaksi ekologi dan geokimia. Proses tsb tidak memerlukan tenaga atau bahan kimia setelah konstruksi dan akan berumur puluhan tahun dengan bantuan manusia secara minimum (Gusek, 2002, dalam GARD Guide, 2009)

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 30

  • Sistem pengolahan pasif (passive treatment)

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 31

    Teknologi pengolahan pasif Aplikasi pada penyaliran

    tambang

    Lahan basah aerobik (aerobic wetlands)

    Net alkaline drainage

    Anoxic limestone drains (ALD)

    Net acidic, low Al3+, low Fe3+, low dissolved oxygen drainage

    Lahan basah anaerobik (Anaerobic wetlands)

    Net acidic water with high metal content

    Reducing and alkalinity producing systems (RAPS)

    Net acidic water with high metal content

    Open limestone drains (OLD) Net acidic water with high metal content, low to moderate SO4.

  • Lahan basah buatan (constructed wetlands)

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 32

  • Penutup

    Air asam tambang adalah salah satu dampak penting dari kegiatan pertambangan (batubara & bijih) yang sekali terbentuk akan sulit menghentikannya dan dapat berlangsung untuk jangka waktu yang sangat lama melampaui umur tambang

    Oleh karena itu harus menjadi perhatian dari semua pelaku tambang, walaupun tidak semua tambang berpotensi membentuk AAT

    Penanganan AAT yang baik mencakup perencanaan yang terintegrasi dari sejak masa eksplorasi dan masa operasi sampai pasca tambang

    Pencegahan AAT jauh lebih baik (efisien dari segi biaya tetapi efektif) dibandingkan pengolahan (treatment)

    Melalui pengelolaan yang baik, risiko juga semakin kecil

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 33

  • TERIMA KASIH E-mail: [email protected]

    14/06/2012 Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung 34