BAB I

GEOLOGI

I.1 Mula Jadi

Mineral-mineral yang termasuk dalam grup zeolit pada umumnya

dijumpai pada 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

(metamorfosis tingkat rendah), dan proses hidrotermal.

a. Endapan Zeolit Berasal dari Sedimen Vulkanik pada Lingkungan

Danau

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 danahu, kemudian diikuti oleh zona zeolit

non-analsimik hingga zona analsimik, yang pada akhirnya terbenntuk zona

natriu felspar di tengah-tengah cekungan.

b. Endapan Zeolit yang Berasal dari Hasil Alterasi Air Tanah

Endapan zeolit jenis ini dicirikan oleh lapisan tufa zeolitik yang

tebal. Zona zeolit yang terbentuk lebih bersifat vertikal daripada

horizontal. Keadaan ini disebabkan oleh perubahan komposisi kimia

sebagai akibat dari reaksi air tanah.

Endapan ini mempunyai ketebalan yang dapat mencapai ratusan

meterl. Mineral yang pada umumnya dijumpai adalah klinoptilolit dab

mordenit.

c. Endapan Zeolit Jenis Diagenetik

Endapan zeolit jenis ini dicirikan dengan perlapisan yang sangat

tebal (sampai ratusan meter) dengan penyebaran yang sangat luas, namun

jkandungan mineral zeolit sangat rendah.

I-1

d. Endapan Zeolit Jenis Hidrothermal

Endapan zeolit jenis in 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.

I.2 Mineralogi

Zeolit alam merupakan senyawa alumino-silikat 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/n.Al2O3.x(SiO2)yH2O

Sebagai contoh adalah formula unit sel dari klinoptilolit, yang merupakan

mineral zeolit yang paling umum dijumpai, yaitu:

(Na3K3) (Al6Si30O72).24H2O

Zeolit alam terbentuk dari reaksi antara batuan tufa asam berbutir halus

dan bersifat rhyolitik dengan air pori atau meteorik. Komponen utama pembangun

struktur zeolit adalah struktur bangun primer 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 derajat celcius. Keadaan seperti ini yang memungkinkan zeolit dapat

menjerap molekul-molekul yang mempunyai garis tengan lebih kecil dari pori-

pori zeolit tersebut. Kandungan air yang terperangkap dalam rongga zeolit

biasanya berkisara antara 10-35%.

Perbandingan antara atom Si dan Al uang bervariasi akan menghasilkan

banyak jenis zeolit yang terdapat di alam. Sampai saat ini telah ditemukan lebih

dari 50 jenis zeolit. Namun, mineral pembentuk zeolit terbesar hanya ada

sembilan jenis. Seperti yang ditunjukkan pada (Tabe 1)

IV-1

Tabel 1. Formula Unit-Sel dan Sifat Fisik Zeolit Alam

Jeni MineralZeolit

Komposisi Kestabilan Panas

Volume Pori (%)

Garis Tengah

Pori (°A)

Kapasitas Tukar Kation (meq/100g)

Analsim Na16(Al6Si32O96).16H2O Tinggi 18 2,6 4,54

Kabasit (Na3,C)6(Al2Si24O72).40H2O Tinggi 47 3,7-4,2 3,84

Fillipsit (NaK)5(Al5Si11O32).20H2O Sedang 31 2,8-4,8 3,31

Klinoptilolit (Na3K3)(Al6Si30O72).24H2O Tinggi 34 3,9-5,4 2,16

Erionit (Na, Mg1/2, K)9(Al9Si27O72).

27H2O

Tinggi 35 3,6-5,2 3,12

Ferrierit (Na2,Mg2)(Al6Si30O72).18H2O Tinggi 28 3,4-5,5 2,33

Mordenit Na8(Al8Si40O96).24H2O Tinggi 28 2,9-7,0 2,29

Heulandit Ca4(Al8Si28O72).24H2O Rendah 39 4,0-7,2 2,91

Laumonit Ca4(Al8Si16O48). 16H20 Rendah 34 4,6-6,3 4,25

I-1

BAB II

PENAMBANGAN DAN PENGOLAHAN

I.1 Penambangan

Penambangan zeolit ada 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 :

a) Pengupasan tanah penutupan

b) Penggalian zeolit, manual atau dengan pemboran dan peledakan

c) Pemuatan

d) Pengangkutan.

I.2 Pengolahan

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

terllebih dahulu melalui proses aktivasi untuk tujuan penggunaan

tertentu.

Tingkatan dan peralatan yanng digunakan dalma tahap pengecilan

ukuran adalah :

IV-1

Peremukan :

a) Crusher dan screen (ayakan)

b) Ukuran produk 3 cm.

Penggerusan :

a) Hammer mill dan siklon.

b) 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.

a) Pemanasan

Pemanasan dilakukan dalma suatu tungku putar (rotary

klin) dengan menggunakan hembusan udara panas yang bersuhu

200-400 derajat celcius.

b) Kimia

Aktivasi zeolit secara kimia dilakukan dengan cara

perendaman dan pengadukan zeolit dalam suatu larutan asam

ataupun dalam larutan soda kaustik (NaOH).

I-1

BAB III

KEGUNAAN DAN SPESIFIKASI

III.1 Dasar-Dasar Penggunaan

Zeolit alam sebenarnya telah lama dikenal dan digunakan, namun hanya

terbatas sebagai bahan bangunan (semen pozolan, blok batu ringan, batu untuk

ukiran dan agregate beton ringan). Penggunaan zeolit pada umumnya didasarkan

pada sifat-sifat kimia dan fisika zeolit, seperti penjerap, penukar kation dan

katalis.

a. Penjerap

Penjerap adalah proses ikatan suatu moleku atau unsur-unsur pada

permukaan unsur lain. Penggunaan zeolit sebagai bahan penjerap karena

1) Zeolit bersifat selektif dan mempunyai kapasitas tukar kation

yang cukup tinggi.

2) Zeolit dapat memisahkan molekul-molekul berdasarkan ukuran

dan bentuk struktur kristal zeolit.

b. 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 pada ukuran, muatan ion, dan jenis

zeolit.

c. Katalis

Reaksi katalistik terjadi di dalam pori-pori kristasl 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 dijumoai pada zeolit alam, sehingga penggunaan zeolit buatan

sebsgsi katalis lebih umum. Selain itu, kedudukan kation dalam struktur

IV-1

zeolit dan perbandingan atom. Si dan Al juga mempengaruhi sifat zeolit

sebagai katalis.

Sebagai katalis, zeolit mempunyai keistimewaan, yaitu lama

pemakaian yang lebih panjang bila dibandingkan dengan bahan katalis

lainnya.

III.2 Penggunaan Zeolit

Sekarang ini zeolit sudah berkembang kegunaannya. Berikut ini beberapa

macam kegunaan zeolit di berbagai bidang.

a. Bidang Pertanian dan Perkebunan

Berdasarakan 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 dan tanag podzolik.

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 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. Penggunaan zeolit, terutama jenis klinoptilolit telah

memperlihat hasil, yaitu berupa peningkatan ketersedian unsur nitrogen

dalam tanah. Tanah pertanian yang berupa pozolan merah-kuning

merupakan lahan yang kurang subur dan perlu diperbaiki.

b. Bidang Peternakan

Dalam bidang peternakan, zeolit telah digunakan secara komersial,

terutama di negara-negara Eropa dan Jepang. Di Indonesia, zeolit

digunakan sebagai imbuh makanan (feed additive) ternak babi dan ayam.

Penggunaan untuk ternak domba dan sapi hingga saat ini masih dalam

proses penelitian.

I-1

Penggunaan zeolit dalam bidang peternakan di dasarkan pada

kedua sifat zeolit yang penting, yaiu :

1) Kapasitas pengikat ion NH yang berasal dari ammonia sangat

besar

2) Afinitas zeolit terhadap ion-ion bersifat racun

Pada ternak ruminansia (domba, babi, sapi, ayam, dll), proses

pencernaan protein dan non-protein nitrogen sangat berbeda bila

dibandingkan dengan proses pencernaan pada ternak non-ruminansia.

Dengan demikian zeolit disini berfungsi sebagai buffer ion NH. Adanya

mekanisme tersebut, pemanfaatan protein oleh ternak ruminansia lebih

efisien, yang pada akhirnya dapat meningkatkan pertumbuhan dan

produksi ternak.

Spesifikasi zeolit untuk penggunaan ini adalah :

1) Zeolit digerus sampai ukuran -200 mesh

2) Bunga matahari juga digerus

3) Kedua bahan tadi dicampur dengan rumput

c. Bidang Perikanan

Pada peternakan udang, kendala yang di hadapi 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.

d. Bidang Industri

1) Pengeringan dan Pemurnian Gas

Zeolit (khabazit dan erionit) berfungsi untuk menjerap gas

CO2. Zeolit jenis mordenit merupakan zeolit terbaik untuk

meningkatkan konsentrasi oksigen. Zeolit jenis lain yang juga

dapat digunakan adalah klinoptilolit, khabazit, erionit, dan

analsim. Spesifikasinya ditunjukkan pada (Tabel 1)

IV-1

Tabel 1. Spesifikasi Zeolit yang Digunakan

Sebagai Bahan Pemurnian Oksigen

Uraian Spesifikasi

Jenis Zeolit Modenit (50-55% dalam zeolit)

Ukuran Butir -3+8Mesh

Pengaktivan Pemanasan (500-600°C)

Kekerasan Tinggi

2) 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 kaolin atau kalsium

karbonat. Spesifikasinya ditunjukkan pada (Tabel 2) berikut ini.

Tabel 2. Spesifikasi Zeolit sebagai Pengisi Kertas

Uraian Spesifikasi

Ukuran Butir 300 Mesh

+10 Mesh 25%

-10 Mesh 54%

Brightness 70-73%

pH 9,1-9,3

3) Bahan Keramik

Pada suhu 500 derajat celcius dan tekanan 2.000 Mpa,

zeolit-Y akan berubah menjadi jadeite (batu giok), yang

merupakan batu permata yang sangat keras dan kaku.

Zeolit dalam bentuk penukar magnesium akan meleleh

menjadi glass pada suhu 1600 derajat celcius dan pada suhu

10.000 derajat celcius akan mengalami proses rekristalisasi

membentuk kordirit.

I-1

e. Bidang Energi

1) Gasifikasi Batubara

Zeolit digunakan sebagai katalisator pada proses gasifikasi

batubara, terutama pada 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.

2) Industri Perminyakan

Dalam industri perminyakan, zeolit selain digunakan

sebagai petunjuk paleo environment pada lapangan minyak bumi,

juga dapat digunakan pada proses pemurnian. Tujuan penggunaan

zeolit disini adalah untuk menjerap air dan karbon dioksidan yang

terkandung di dalam minyak bumi. Jenis zoelit yang dapat

digunakan dalam proses ini adalah khabazit, klinopttilolit, dan

mordenit. Penggunaan zeolit ini dapat berlangsung lama dan

berulang-ulang dalam lingkungan yang bersifat asam.

3) Energi Matahari

Dalam industri pemanfaatan energi matahari, zeolit

digunakan sebagai bahan penjerap dan pelepasan panas kembali.

Zeolit yang digunakan adalah jenis khabazit dan klinoptilolit.

Penjerapan dan pelepasan panas radiasi matahari digunakan

untuk pembuatan alat pemanasan 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 dapat menyebabkan perubahan panas beberapa ratus BTU

unutk setiap kilogram bubuk zeolit.

IV-1

f. 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, biasanya digunakan sodium

trifosfat sebagai pelembut air. Bahan kimia ini ternyata sangat berbahaya

bila berada dalam air secara berlebihan karena dapat mempercepat

pertumbuhan lumut hijau, 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.

g. 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.

I-1

BAB IV

PERTANYAAN

1. Sebutkan 4 tahapan penambangan zeolit!

2. Sebutkan 3 sifat zeolit berdasarkan sifat kimia/fisikanya!

3. Jelaskan penggunaan zeolit untuk imbuh ternak!

4. Sebutkan dan jelaskan 2 macam aktivasi dalam pengolahan zeolit!

5. Sebutkan 3 penggunaan zeolit di bidang industri ?

IV-1