PENGELOLAAN AIR ASAM TAMBANG pdf
FORUM
Pengelola Lingkungan
Pertambangan
Mineral & Batubara
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
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
Sumber: GARD Guide, 2009
14/06/2012
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
3
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
Genangan di pit
(Sumber: GARD Guide, 2009)
Sungai yang tercemar AAT
14/06/2012
Pit lake yang terisi AAT
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
7
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:
–
–
–
–
–
14/06/2012
FeS2 - pirit
FeS2 - marcasite
FexSx - pyrrhotite
Cu2S - chalcocite
CuS - covellite
MoS2 - molybdenite
CuFeS2 – chalcopirit
PbS - galena
ZnS - sphalerite
FeAsS - arsenopirit
© 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
(1)
14/06/2012
2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O 2 Fe2+ + 4 SO42- + 4 H+
Pyrite + Oxygen + Water Ferrous Iron + Sulfate + Acidity
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
9
Pendahuluan – pembentukan AAT
• Aqueous ferric ion juga dapat mengoksidasi pirit
• Reaksi oksidasi lanjutan dari pirit oleh besi ferri lebih cepat (23 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)
(2)
FeS2 + 14 Fe3+ + 8 H2O 15 Fe2+ + 2 SO42- + 16 H+
Pyrite + Ferric Iron + Water Ferrous Iron + Sulfate + Acidity
• 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
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).
(3)
4 Fe2+ + O2 + 4 H+ 4 Fe3+ + 2 H2O
Ferrous Iron + Oxygen + Acidity Ferric Iron + Water
• 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
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.
Fe2+ + ¼ O2 + 5/2 H2 4 Fe(OH)3 + 2 H+
(4)
• Jika reaksi (1) dan (4) digabungkan maka
(5)
FeS2 + 15/4 O2 + 7/2 H2O Fe(OH)3 + 2SO4= + 4H+
14/06/2012
Pyrite + Oxygen + Water "Yellowboy" + Sulfuric Acid
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
12
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
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
13
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, aka total sulfur aka
e berika prediksi ya g 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
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
15
Potensi pembentukan asam
• Ada dua jenis uji untuk menentukan potensi pembentukan
asam, yaitu:
– Potensi pembentukan asam melalui penentuan secara independen
ko po e ya g dapat e ba gkitka da
e etralka asa →
dikenal sebagai ABA (Acid-Base Accounting)
– Potensi pembentukan asam dinyatakan dalam satu nilai yang
digunakan untuk menggambarkan kemungkinan asam yang
diba gkitka atau pelepasa asa ya g terka du g dala sa pel →
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
Uji kinetik dengan humidity cell
Uji kinetik dengan column leach
14/06/2012
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
20
Pengelolaan AAT
• Seperti yang telah disampaikan di bagian awal, bahwa sekali
AAT sudah terbangkitkan akan sangat sulit untuk
menghentikannya
• Pri sip uta a pe gelolaa AAT → sedapat u gki
mencegah terbentuknya AAT = upaya preventif
• Tetapi pada kenyataannya pada kegiatan penambangan
terbuka hal tersebut tidak dapat mencegah secara total
terjadi yaAAT → AAT ya g terbe tuk di dala 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
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
21
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 → e e patka
aterial 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
Sumber: GARD Guide, 2009
14/06/2012
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
24
Contoh metode encapsulation
Sumber: PT Kaltim Prima Coal
14/06/2012
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
25
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
Pengolahan aktif - berbagai jenis material
alkali
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
14/06/2012
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
27
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)
Teknologi pengolahan pasif
Aplikasi pada penyaliran
tambang
Lahan basah aerobik (aerobic
Net alkaline drainage
wetlands)
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.
14/06/2012
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
31
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
E-mail: r_sayoga@mining.itb.ac.id
TERIMA KASIH
14/06/2012
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
34
Pengelola Lingkungan
Pertambangan
Mineral & Batubara
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
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
Sumber: GARD Guide, 2009
14/06/2012
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
3
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
Genangan di pit
(Sumber: GARD Guide, 2009)
Sungai yang tercemar AAT
14/06/2012
Pit lake yang terisi AAT
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
7
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:
–
–
–
–
–
14/06/2012
FeS2 - pirit
FeS2 - marcasite
FexSx - pyrrhotite
Cu2S - chalcocite
CuS - covellite
MoS2 - molybdenite
CuFeS2 – chalcopirit
PbS - galena
ZnS - sphalerite
FeAsS - arsenopirit
© 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
(1)
14/06/2012
2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O 2 Fe2+ + 4 SO42- + 4 H+
Pyrite + Oxygen + Water Ferrous Iron + Sulfate + Acidity
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
9
Pendahuluan – pembentukan AAT
• Aqueous ferric ion juga dapat mengoksidasi pirit
• Reaksi oksidasi lanjutan dari pirit oleh besi ferri lebih cepat (23 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)
(2)
FeS2 + 14 Fe3+ + 8 H2O 15 Fe2+ + 2 SO42- + 16 H+
Pyrite + Ferric Iron + Water Ferrous Iron + Sulfate + Acidity
• 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
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).
(3)
4 Fe2+ + O2 + 4 H+ 4 Fe3+ + 2 H2O
Ferrous Iron + Oxygen + Acidity Ferric Iron + Water
• 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
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.
Fe2+ + ¼ O2 + 5/2 H2 4 Fe(OH)3 + 2 H+
(4)
• Jika reaksi (1) dan (4) digabungkan maka
(5)
FeS2 + 15/4 O2 + 7/2 H2O Fe(OH)3 + 2SO4= + 4H+
14/06/2012
Pyrite + Oxygen + Water "Yellowboy" + Sulfuric Acid
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
12
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
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
13
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, aka total sulfur aka
e berika prediksi ya g 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
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
15
Potensi pembentukan asam
• Ada dua jenis uji untuk menentukan potensi pembentukan
asam, yaitu:
– Potensi pembentukan asam melalui penentuan secara independen
ko po e ya g dapat e ba gkitka da
e etralka asa →
dikenal sebagai ABA (Acid-Base Accounting)
– Potensi pembentukan asam dinyatakan dalam satu nilai yang
digunakan untuk menggambarkan kemungkinan asam yang
diba gkitka atau pelepasa asa ya g terka du g dala sa pel →
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
Uji kinetik dengan humidity cell
Uji kinetik dengan column leach
14/06/2012
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
20
Pengelolaan AAT
• Seperti yang telah disampaikan di bagian awal, bahwa sekali
AAT sudah terbangkitkan akan sangat sulit untuk
menghentikannya
• Pri sip uta a pe gelolaa AAT → sedapat u gki
mencegah terbentuknya AAT = upaya preventif
• Tetapi pada kenyataannya pada kegiatan penambangan
terbuka hal tersebut tidak dapat mencegah secara total
terjadi yaAAT → AAT ya g terbe tuk di dala 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
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
21
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 → e e patka
aterial 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
Sumber: GARD Guide, 2009
14/06/2012
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
24
Contoh metode encapsulation
Sumber: PT Kaltim Prima Coal
14/06/2012
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
25
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
Pengolahan aktif - berbagai jenis material
alkali
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
14/06/2012
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
27
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)
Teknologi pengolahan pasif
Aplikasi pada penyaliran
tambang
Lahan basah aerobik (aerobic
Net alkaline drainage
wetlands)
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.
14/06/2012
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
31
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
E-mail: r_sayoga@mining.itb.ac.id
TERIMA KASIH
14/06/2012
© Rudy Sayoga Gautama - Institut Teknologi Bandung
34