Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei...

Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014

Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat

KUALITAS ZEOLIT DI KABUPATEN ENDE

PROVINSI NUSA TENGGARA TIMUR Oleh :

Sukaesih 1)

1)Pusat Survey Geologi-ESDM

Abstrak

Zeolit merupakan komoditi bahan galian bukan logam mempunyai rumus kimia umum (Na,K)2O,Al2O310SiO28H2O, terdapat empat belas jenis zeolit yang ditemukan di alam yaitu Analsim Na16(Al16Si16O96).16H2O,khabasit((Na2Ca)5(Al10Si22O54)20H2O, Klinoptilolit (Na4K4))5 (Al3Si40O96) 24H2O), erionit (Na7Ca5K)9(Al9Si27O72)27H2O) paujasit ((Na58(Al58Si134O38).18H2O, ferierit (Na2Mg2)( (Al6Si30O72)18H2O,Wairakit (Ca(Al2Si4O12).2H2O, Yugawaralit (Ca(Al2Si4O12).6H2O, filipsit (NaK)10(Al3Si40O96)24H2O). Natrolit (Na4(Al4Si6O20).4H2O mordenit (Na 5.63 Ca 1.13) (Al8Si40O96) 22 H2O),),ferierit (Na2Mg2)( (Al6Si30O72)18H2O, heulandit (H4CaAl2(Si)3)63H2O), dan Scolecit (CaAl2Si3)O10.3H2O). Zeolit alam terbentuk dari reaksi antara batuan tufa asam berbutir halus dan bersifat riolitik dengan air pori atau air meteorik (air hujan). Mineral ini merupakan kelompok alumino silikat terhidrasi dengan unsur utama terdiri dari kation, alkali dan alkali tanah, mempunyai pori-pori yang dapat diisi oleh air molekul. Kandungan air yang terperangkap dalam rongga zeolit biasanya berkisar 10-50 %. Zeolit banyak digunakan dalam bidang bidang industri, pertanian, perkebunan peternakan, perikanan, lingkungan, pengolahan air, kosmetik, industri framasi dan masih banyak keperluan lainnya Kata Kunci : zeolit, 1. Pendahuluan Penemuan zeolit di dunia dimulai dengan ditemukannya Stilbite pada tahun 1756 oleh seorang ilmuwan bernama A. F. Constedt. Constedt menggambarkan kekhasan mineral ini

ketika berada dalam pemanasan terlihat seperti mendidih karena molekulnya kehilangan air dengan sangat cepat. Sesuai dengan sifatnya tersebut maka mineral ini diberi nama zeolit yang berasal dari dua kata

249



Yunani, zeo artinya mendidih dan lithos artinya batuan. Diberi nama zeolit karena sifatnya yaitu mendidih dan mengeluarkan uap jika dipanaskan . Para ahli mineralogi memperkirakan bahwa zeolit alam berasal dari muntahan gunung berapi yang membeku menjadi batuan vulkanik, batuan sedimen, batuan metamorfosa, dan selanjutnya melalui pelapukan karena pengaruh panas dan dingin yang terjadi dalam lubang-lubang dari batuan lava basal (traps rock) dan butiran halus dari batuan sediment piroklastik (tuff). Pada umumnya komposisi zeolit alam mengandung klinoptilolit, mordenit, chabazit, dan erionit. Kristal-kristalnya terbentuk dari proses hydrothermal yang melibatkan reaksi antara larutan garam atau dengan aliran lava . Zeolit merupakan mineral yang terdiri dari kristal alumiosilikat terhidrasi yang mengandung kation alkali atau alkali tanah dalam kerangka tiga dimensinya. Zeolit merupakan kristal alumina-silika yang mempunyai struktur berongga atau berpori dan mempunyai sisi aktif yang bermuatan negatif yang mengikat secara lemah kation penyeimbang muatan. Zeolit terdiri atas gugusan alumina dan gugusan silika-oksida yang masing–masing berbentuk tetrahedral

dan saling dihubungkan oleh atom oksigen sedemikian rupa sehingga membentuk kerangka tiga dimensi. Karakteristik umum dari sebuah zeolit adalah memiliki struktur 3-dimensi dengan 4 struktur kerangka penghubung dari tetrahedra TO4 (unit bangunan dasar), dimana T adalah kation yang terkoordinasai secara tetrahedral (T=Si atau Al). Zeolit merupakan material kristal alumina silika berpori yang berstruktur tiga dimensi yang terbentuk dari tetrahedra alumina dan tetrahedra silika dengan rongga-rongga yang berisi ion-ion logam, biasanya logam-logam alkali atau alkali tanah (terutama Ca dan Na) dan molekul air yang dapat bergerak dengan bebas di dalam rongga zeolit. Zeolit merupakan senyawa alumino-silikat hidrat terhidrasi dengan unsur utama yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah terutama Ca, K dan Na,dengan rumus umum (LmAlxSigO2nH2O) di mana L adalah logam. Sifat umum dari zeolit adalah kristal yang agak lunak dengan warna putih, coklat, ataukebiru-biruan, berat jenisnya 2-2,4. Zeolit alam terbentuk dari reaksi antara batuan tufa asam berbutir halus dan bersifat riolitik dengan air pori atau air meteorik.

250



Zeolit di Kabupaten Ende yang mempunyai sumber daya cukup besar dengan jenis zeolit klinoptilonit dan mordenit yang berasosiasi dengan mineral kuarsa, illit dan monmorilonit, merupakan bahan kajian dan penyelidikan lebih lanjut sehingga di daerah tersebut dapat dibuat suatu zonasi kegunaan zeolit sehingga dapat lebih bermanfaat baik di bidang pertanian, perikanan, atau bidang lainnya yang tentunya dapat membuka peluang bagi masyarakat di Kabupaten Ende. 1,1. Geologi Daerah Kabupaten Ende Berdasarkan Peta Geologi Lembar Ende, Nusa Tenggara Timur yang diterbitkan Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi pada tahun 1989, formasi batuan yang tersusun di Kabupaten Ende mempunyai umur yang berkisar dari Miosen Awal sampai Kuarter. Disusun oleh batuan tertua Formasi Kiro (Tmk), berupa batuan gunungapi dan terdiri dari breksi, lava, tufa pasiran dan batupasir tufaan bersusunan andesit dan basal. Sedangkan Formasi Tanahau terdiri dari batuan gunungapi yang berupa lava dasit, breksi, tufa, lava riolit dan tufa kaca. Batuan induk Zeolit yang ada di Kabupaten Ende termasuk ke dalam

formasi Formasi Laka (Tmpl) terdirir dari Tufa, Batupasir tufaan, yang menunjukkan jangka umur Miosen Akhir – Pliosen (N 17 – N 19) (Kadar, 1974). Lingkungan pengendapan kemungkinan sublitoral pinggir sampai sublitoral luar. Satuan batuan yang paling muda berumur kuarter adalah aluvium dan endapan pantai, (gambar 1) 1.2. Maksud dan Tujuan Maksud dari analisis terhadap contoh zeolit yang dihasilkan dari Kabupaten Ende, Provinsi Nusa tenggara Timur adalah untuk mengetahui kualitas zeolit dari daerah tersebut. Sedangkan tujuannya yaitu untuk mengoptimalkan pemanfaatan bahan galian bukan logam tersebut. 1.3. Lokasi dan Penyebaran Zeolit Kabupaten Ende, terletak di Pulau Flores merupakan bagian dari Provinsi Nusa Tenggara Timur dengan luas wilayah 2.046,60 km2 berada diantara Laut Flores dan Laut Sawu. Terdiri atas 21 kecamatan, 194 desa dan 23 kelurahan, dimana letaknya diapit oleh dua kabupaten, yaitu Sikka dan Nagekeo. Letak astronomisnya antara 8° 26I 24,71II - 8° 54I 25,46II Lintang Selatan dan 121° 23I 40,44II - 122° 1I 33,3II Bujur Timur, (Gambar 2

251



Gambar 1. Peta Geologi Daerah Kab Ende, Provinsi Nusa Tenggara Timur, (Martua,

dkk, 2013)

Gambar 2. Daerah Kabupaten Ende, Provinsi Nusa Tenggara Timur, (Martua, dkk, th

2013)

252



2. Metode Analisis 2.1. Spektrometri Serapan Atom (AAS) Analisis unsur kimia dari zeolit dapat membantu dalam menentukan jenis zeolit, kemurnian dan potensi kegunaan bahan. Sebagai mineral aluminosilikat, hasil analisis zeolit akan menunjukkan adanya kadar Al2O3 dan SiO2 yang dominan di samping unsur alkali dan alkali tanah yang berfungsi sebagai pengontrol stabilitas struktur. Disamping unsur-unsur utama tersebut, zeolit alam mengandung pula unsur pengotor dalam jumlah kecil seperti besi dan logam-logam lainnya. Keberadaan unsur pengotor tersebut mempengaruhi penggunaan zeolit, terutama dalam bidang pertanian karena unsur kelumit (trace element)

ini dapat bertindak sebagai unsur hara atau bersifat racun bagi tanaman. Metode spektroskopi serapan atom (AAS) berprinsip pada absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung sifat unsurnya. Cahaya pada panjang gelombang ini mempunyai cukup energi untuk mengubah tingkat energinya ke tingkat elektronik suatu atom yang bersifat spesifik. Dengan absorpsi energi, atom pada keadaan dasar dari tingkat energinya berpindah ke tingkat eksitasi. Ada 39 conto batuan zeolit yang dianalisa major elemen hasilnya sebagai berikut :

253



2.2. Spektroskopi difraksi sinar-X (X-Ray Difraction/XRD) Spektroskopi difraksi sinar-X merupakan salah satu metoda karakterisasi material yang paling tua dan paling sering digunakan hingga sekarang. Teknik ini digunakan untuk mengidentifikasi fasa kristalin dalam material dengan cara menentukan

parameter struktur kisi serta untuk mendapatkan ukuran partikel. Difraksi sinar-X terjadi pada hamburan elastis foton-foton sinar-X oleh atom dalam sebuah kisi periodik. Hamburan monokromatis sinar-X dalam fasa tersebut memberikan interferensi yang konstruktif.

Berdasarkan hasil analisis XRD terhadap 4 contoh batuan adalah sebagai berikut :

Kode Conto Nama Mineral

MK-03 Klinoptilolit, montmorilonit, serisit

MK-09 Mordenit, montmorilonit, kuarsa

MK-13 A Klinoptilolit, montmorilonit, klorit

NG-01A Klinoptilolit, montmorilonit.

254



2.3. Scanning Elektron Microscopy (SEM) Scanning Elektron Microscopy digunakan untuk analisis mikrostruktur dan untuk melakukan investigasi yang berhubungan dengan proses, sifat, dan karakteristik material yang berhubungan dengan struktur mikronya

Kode Conto MK-09

Element Number

Element Symbol

Element Name

Confidence (%)

Concentration (% Wt)

Error (%)

8 O Oxygen 100.0 71.4 0.7

14 Si Silicon 100.0 16.3 0.6

13 Al Aluminium 100.0 5.7 1.3

7 N Nitrogen 100.0 5.8 2.1

20 Ca Calcium 100.0 0.8 3.2

Kode Conto MK – 12

255



Kode Conto 13 A 2.4. Analisis Petrografi Metode analisis petrografi dilakukan dengan menggunakan mikroskop sinar transmisi terhadap sayatan tipis dan membuat fotomikroskopis. Telah dilakukan analisis petrografi terhadap batuan dari Kabupaten Ende dalam rangka penelitian mengenai kualitas zeolit di daerah tersebut.

No. Kode Conto

Nama Batuan

Komposisi Fotomikrografi

1. MK-01 Tufa terubah

Mineral kriptokristalin (39), Kuarsa (5), Klorit (30), Mineral lempung (25), Opak/oksida besi (1)

Element Number

Element Symbol

Element Name

Confidence (%)


Error (%)

14 Si Silicon 100.0 20.0 0.7

8 O Oxygen 100.0 67.6 0.9

13 Al Aluminium 100.0 5.9 1.5

7 N Nitrogen 100.0 5.8 2.8

20 Ca Calcium 100.0 0.8 4.5 Element Number

Element Symbol

Element Name

Confidence (%)


Error (%)

14 Si Silicon 100.0 20.1 1.1

8 O Oxygen 100.0 66.6 1.5

13 Al Aluminium 100.0 6.6 2.5

7 N Nitrogen 100.0 6.7 4.6

256



2. MK-03 Tufa litik terubah

Plagioklas (25), Kuarsa (18), Serisit-ilit (1), Opak (1), Karbonat (3), Monmorilonit (40), Zeolit (12)

3. MK-09 Riolitik kristal tuf

Plagioklas (15), Kuarsa (20), Opak (1), Monmorilonit (24), Zeolit (40)

No. Kode Conto

Nama Batuan

Komposisi Fotomikrografi

4 MK-13A Riolitik kristal tuf

Plagioklas (20), Kuarsa (18), Opak (2), Klorit(10), Zeolit (50)

5 NG-01A Riolitik litik tuf

Plagioklas (10), Zeolit (28), Kuarsa (15), Klorit (5), Mineral lempung (40), Opak (1), Hornblende (1)

257



3. Pembahasan Hasil Laboratorium Berdasarkan data hasil analisis kimia dengan menggunakan metode AAS, menunjukkan bahwa zeolit yang terdapat di Kabupaten Ende, Provinsi Nusa Tenggara Timur menunjukkan bahwa perbandingan antara SiO dan Al, umumnya perbandingan 5 : 1, hal ini menunjukkan bahwa zeolit di daerah tersebut memiliki kualitas yang baik. Dari hasil analisis kimia zeolit di lokasi MK-01, kandungan: SiO2 80.129 %, Al2O3 8.24 %, Fe2O3 1.25 %, CaO 1.01 %, MgO 1.11 %, K2O 3.80 %, H2O 1.78 %. Hasil analisa memperlihatkan besar nilai Kapasitas Tukar Kation (KTK/CEC) 85.68 meq%. Unsur pengotor berupa unsur Fe juga sangat rendah, Hasil analisis yang menggunakan istrumen XRD menunjukkan bahwa zeolit yang terdapat di daerah Ende jenisnya adalah klinoptilolit dan mordenit. Jenis zeolit mordenit bisa dijadikan sebagai katalis pencampur logam karena radius selnya yang panjang sehingga mampu dalam pertukaran ion. Bedsarakan hasil analisis SEM (Scanning Electrone Mikroscope), menunjukkan morfologi/topografi analisis tersebut menunjukkan kumpulan mineral yang homogen, tidak banyak pengotor unsur-unsur

lain hal ini ditunjukkan oleh komposisi hasil pengukuran EDS (Energy Disprse X-Ray) unsur-unsurnya hanya unsur penyusun mineral zeolit yaitu Si, Al, O, Na dan Ca. Hasil analisis yang dihasilkan oleh analisis petrografi menunjukkan jenis batuan yang terdapat di Daerah Ende disusun oleh batuan jenis piroklastik yaitu tufa, baik tufa pasiran atau tuf yang dominan disusun oleh gelas. Bedasarkan hasil analisis petrografi menunjukkkan bahwa batuan MK-01 : Di dalam sayatan tipis batuan menunjukkan tekstur piroklastik, berbutir ukuran lempung-sangat halus, bentuk butir menyudut-menyudut tanggung, kemas terbuka, terpilah buruk, disusun oleh sedikit fragmen-fragmen mineral-mineral kuarsa, mineral lempung dan mineral opak di dalam masa dasar relik-relik gelas yang menunjukkan struktur shard, telah terubah menjadi mineral-mineral sekunder. Kuarsa, tak berwarna, berbutir sangat halus, bentuk butir menyudut- menyudut tanggung, tersebar dalam jumlah sangat sedikit, menunjukkan pemadaman bergelombang. Mineral Opak, berwarna hitam, kedap cahaya, berbutir sangat halus, bentuk butir menyudut- menyudut tanggung,

258



sebagian teroksidasi menjadi oksida besi berwarna coklat, terdapat menyebar didalam masa dasar. Mineral lempung, berwarna abu-abu kecoklatan hingga mendekati opak, tampak kusam mengapung seperti awan, berbutir ukuran lempung-sangat halus, terdapat berupa fragmen-fragmen yang diduga hasil ubahan dari gelas, tersebar merata. Masa dasar terdiri dari relik-relik gelas, tak berwarna-hijau pucat, masih menunjukkan struktur shard, seluruhnya telah terubah menjadi klorit, umumnya berupa agregat-agregat halus berserabut dan mineral kriptokristalin berupa silika berbutir sangat halus. MK – 09 : Di dalam sayatan tipis batuan ini menunjukkan tekstur piroklastik, setempat terlihat adanya struktur aliran, berbutir halus hingga berukuran 1 mm, bentuk butir menyudut-menyudut tanggung, kemas terbuka, terpilah buruk, disusun oleh fragmen-fragmen plagioklas, kuarsa dan mineral opak di dalam masa dasar relik-relik gelas yang telah terubah menjadi mineral-mineral sekunder. Terdapat zeolite mengelompok mengisi rongga-rongga. Plagioklas, tak berwarna, berbutir halus berukuran hingga 1 mm, bentuk butir menyudut-menyudut tanggung,

menunjukkan kembar, sebagian retak-retak halus. Kuarsa, tak berwarna, berbutir halus hingga berukuran 0,25 mm, bentuk butir menyudut- menyudut tanggung, beberapa individu korosi dan berbentuk bulat, menunjukkan pemadaman bergelombang. Mineral Opak, berwarna hitam, kedap cahaya, berbutir halus hingga berukuran 0,1 mm, bentuk butir menyudut- menyudut tanggung, terdapat menyebar didalam masa dasar. Zeolit, tak berwarna-hijau pucat, berbutir halus berupa bulatan hingga setengah lingkaran, terdapat mengelompok mengisi rongga-rongga, menunjukkan pemadaman bergelombang seperti kipas. Masa dasar terdiri dari relik-relik gelas, tak berwarna-kuning kecoklatan, setempat menunjukkan struktur aliran shard, seluruhnya telah terubah menjadi monmorilonit/kuarsa setempat terdapat bersama-sama zeolite berupa mineral berbentuk bulatan-bulatan kecil. Dapat disimpulkan bahwa zeolit yang terbentuk di daerah tersebut merupakan hasil leaching dari gelas yang telah mengalami devitrifkasi dan mengisi rongga-rongga dalam batuan tufa tersebut.

259



4. Kesimpulan Berdasarkan hasil analisis laboratorium bahwa zeolit yang terdapat di Daerah Kabupaten Ende, Provinsi NTT jenisnya adalah Mordenit dan klinoptilolit. Batuan sebagai pembentuk zeolit adalah tufa yang telah mengalami proses kimia dengan air permukaan sehingga terbentuk zeolit yang mengisi rongga-rongga batuan tufa tersebut, Zeolit di daerah Ende mempunyai kapasitas tukar kation (KTK) selektif yang tinggi yang membuatnya cocok untuk pemakaian yang beragam. Penggunaan zeolit yang didasarkan atas sifat KTK antara lain pengolahan limbah nuklir, pengolahan limbah metalurgi, budidaya air, makanan tambahan untuk ternak, penghilang bau, pemindahan tanah (soil amendment).

DAFTAR PUSTAKA Lepond, S. J., 1975, Industrial Mineral

and Rocks, 4th ed., Seeley W., Muud Series, McGraw-Hill Company

Martua, dkk, 2013. Laporan Eksplorasi Umum Endapan Zeolit di Kabupaten Ende, Provinsi NTT.

260

Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei...

Documents

Transcript of Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei...