IDENTIFIKASI AIR PERMUKIMAN DAERAH SUMBER BATUBARA MENGGUNAKAN SPEKTROSKOPI INFRA MERAH DEKAT

Transkripsi

1 IDENTIFIKASI AIR PERMUKIMAN DAERAH SUMBER BATUBARA MENGGUNAKAN SPEKTROSKOPI INFRA MERAH DEKAT Eka Siswanti 1, Adita Sutresno 1,2, Ferdy S. Rondonuwu 1,2 1 Progam Studi Pendidikan Fisika Fakultas Sains dan Matematika 2 Progam Studi Fisika Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana Jln. Diponegoro No Salatiga ferdy_sr@yahoo.com Abstrak Batubara ialah sumber daya alam yang mempunyai asam yang sangat tinggi, asam yang tinggi tersebut juga mempengaruhi keadaan lingkungan sekitar sumber. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui spektrum serapan air yang mengandung asam dari batubara menggunakan spektroskopi infra merah dekat. Near Infra-Red Spectrocopy adalah sebuah teknik inovatif untuk mengekstraksi informasi kuantitatif dari berbagai macam sampel. Dalam penelitian ini, tiap sampel di pindai sebanyak 3 kali dalam kisaran bilangan gelombang cm -1, setiap satu kali scan diperoleh 3 data dengan masing - masing data terdapat 1501 titik data. Dari hasil penelitian dan analisa data spektral disimpulkan dengan menggunakan spektroskopi infra merah dekat kita dapat mengidentifikasi air yang asam dan yang tidak asam. Keasaman dalam serapan air dapat mengganggu vibrasi oksigen dan hidrogen pada senyawa air mengalami pergeseran. Kata kunci: NIRS, air, asam PENDAHULUAN Batubara merupakan salah satu bahan galian strategis yang menjadi sumber daya energi yang besar. Batubara berasal dari sisa - sisa tumbuhan yang membusuk dan tertimbun tanah dalam jangka waktu yang lama, kemudian mengalami proses pembatuan. [1] Di dalam batubara mengandung kadar asam yang tinggi, hingga mempengaruhi keadaan lingkungan sekitar sumber daya alam (SDA) tersebut. Permasalahan lingkungan dalam aktivitas pertambangan batubara umumnya terkait dengan Air asam tambang atau Acid Mine Drainage. [2] Permasalahan tersebut akan menjadi perhatian untuk mengetahui kadar asam pada air permukiman sumber batubara. Dengan pentingnya peningkatan jaminan kualitas air layak konsumsi bagi masyarakat daerah permukiman, Near Infra-Red Spectrocopy (NIRS) telah menjadi alat kuantitatif penting untuk karakterisasi pelarut, karena persiapan sampel yang dibutuhkan minimal, dan analisis data yang cepat. [3] Penelitian ini difokuskan pada analisis air permukiman suatu sumber batubara dengan NIRS. Tujuannya ialah untuk mengetahui spektrum serapan air yang mengandung asam dari batubara. Karakterisasi optik dari air sumur permukiman akan memberikan informasi tentang spektrum absorbansi cahaya mereka dalam inframerah dekat. Spektrum ini dibandingkan dengan air mineral dan air bor batubara untuk melihat perbedaan air yang mengandung asam dan tidak mengandung asam. Senyawa air terdiri dari tarikan atom oksigen pada elektron-elektron ikatan jauh lebih kuat dari pada yang dilakukan oleh atom hidrogen. Rumus empiris dari air seperti pada gambar 1. F-63

2 Eka Siswanti / Identifikasi Air Batubara ISBN Gambar 1. Ikatan atom pada air Mengetahui kualitas air bersih sangat penting, karena air yang layak konsumsi merupakan faktor yang menjaga agar orang tetap sehat. Namun air tak selalu bersih ada pula yang terkontaminasi, karena sumber air yang tidak terlindungi atau terdapat kandungan lain dalam sumber air tersebut. [4] Lingkungan penghasil batubara, secara otomatis kandungan tanahnya mengandung kadar asam dari batubara. Kadar asam batubara ini akan mengganggu vibrasi tarikan oksigen dengan hidrogen dalam senyawa air di dalamnya. Karena pentingnya mengetahui kualitas air yang sehat, maka peneliti melakukan indentifikasi air di lingkungan SDA batubara. Tujuan penelitian ini untuk menjadi wawasan dan informasi kepada masyarakat khususnya daerah SDA. METEDOLOGI Sampel Sampel yang gunakan ialah air meneral, air sumur permukiman penduduk lingkungan SDA batubara, serta air bor batubara. Untuk sampel air sumur dan air bor batubara diperoleh langsung dari daerah SDA batubara yang berada di Kabupaten Barito Timur, Kalimantan Tengah. Sebelum pengambilan data, air bor batubara diendapkan terlebih dahulu selama 4 hari. Hal ini dilakukan, agar lumpur tanah hasil bor yang bercampur dengan air dapat mengendap seperti gambar 2. Gambar 2. Air bor batubara yang sudah mengendap Pada gambar 2 terlihat bahwa lumpur yang berasal dari batubara telah mengendap. Upaya ini dilakukan agar senyawa air tak terganggu oleh lumpur tanah liat yang tercampur. Pengukuran Menggunakan NIRS Pengambilan data dilakukan di laboratorium Spektrokopi Fisika UKSW. Setiap sampel dimasukan kedalam cawan petri sebanyak 10 ml secara merata. Setelah 3 cawan terisi secara merata, tiap cawan di pindai menggunakan NIRS sebanyak 3 kali dalam kisaran bilangan gelombang cm -1 agar pengukuran lebih akurat. Setiap kali pindai diperoleh 3 data spektrum dengan masing masing data terdapai 1501 titik, sehingga dalam 3 sampel diperoleh 9 data. F-64

3 Pengolahan Data Data yang telah didapat dari pengukuran menggunakan NIRS kemudian diolah menggunakan program Matlab. Karena setiap sampel mempunyai 3 data, maka dibuat rata-rata untuk mendapatkan satu data pada tiap sampel air, dalam pengolahan data ini menggunakan beberapa metode diantaranya menggunakan teknik smoothing filter, membuat turunan kedua dari turunan spektrum original yang telah di smoothing dan menorlamisasi grafik turunan kedua. Smoothing filter berfungsi untuk menghilangkan noise frekuensi tinggi pada grafik. Pada grafik asli akan terlihat puncak lebar tyang saling tumpang tidihnya beberapa puncak, sehingga di buatlah turunan kedua guna menghilangkan baseline dan membuat kumpulan puncak saling terpisah. Sedangkan metode normalisasi yang dilakukan terhadap grafik turunan kedua agar dapat melihat perbedaaan spektum karena adanya vibrasi dari oksigen dan hidrogen. PEMBAHASAN Setelah pengukuran dengan NIRS dari 3 sampel di dapat grafik asli seperti gambar 3. Trans -Reflektansi Gambar 3. Spektrum asli dari sampel beserta tanda keterangan. Untuk grafik titik (.) ialah air sumur permukiman penduduk, garis lurus (-) air mineral dan garis putus - putus (- - -) ialah air bor batubara. Pada gambar 3 terlihat 3 grafik dari 3 sampel yang telah diukur menggunakan NIRS. Gambar grafik dalam rentang cm -1 grafik berada di lembah dan pada rentang itu di kenal sebagai daerah serapan air berupa spektrum serapan vibrasi oksigen dengan hidrogen. Di gambar 3 terlihat bahwa puncak setiap grafik lebar karena tumpang tindihnya puncak, sehingga terlihat bergeser beberapa wave number (energi). Di antara puncak yang bertumpang tindih tersebut kemungkinan terdapat puncak yang mengandung informasi penting. Maka dibuat turunan kedua yang bertujuan menghilangkan baseline dan membuat kumpulan puncak - puncak saling terpisah. Spektrum air hasil turunan kedua dapat dilihat pada gambar 4. F-65

4 Eka Siswanti / Identifikasi Air Batubara ISBN Singal turunan kedua Gambar 4. Spektrum hasil turunan kedua pada wavenumber cm -1. Dari gambar 4 telah diberi tanda lingkaran putus - putus, dimana puncak spektrum yang diberi tanda tersebut dikenal sebagai daerah senyawa air. Posisi puncak senyawa air pada gambar 3 terlihat bergeser antara grafik satu dengan yang lain. Pergeseran absorbasi pada batubara tampak bergeser secara signifikan. Namun untuk lebih jelasnya, dapat dilihat dengan cara menormalisasikan gambar 4, menjadi seperti gambar 5 berikut : Singal turunan kedua Gambar 5. Grafik turunan kedua yang telah di normalisasikan dalam rentang energi cm -1 Pada gambar 5 sekilas terlihat hanya 2 grafik saja, sebenarnya terdapat 3 gambar grafik dari 3 data sampel yang telah diambil. Dimana grafik untuk data air meneral dan air sumur permukiman mengalami tumpang tindih. Hal ini disebabkan karena spektrum senyawa air mineral dan air sumur sangat sulit dibedakan, dengan kata lain spektrum serapan berupa vibrasi oksigen dan hidrogen. Pada data sampel air bor batubara terlihat grafik absorbasinya mengalami pergesaran dari grafik air mineral dan sumur, ini dikarenakan perbedaan spektrum antara 2 grafik. Perbedaan pada grafik air F-66

5 bor batubara memiliki kadar keasaman yang tinggi. Jadi keasaman batubara dapat mengganggu vibrasi oksigen dan hidrogen dalam senyawa air. KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat ditarik dari hasil penelitian ini antara lain adalah: 1. Dari hasil pengukuran menggunakan NIRS, ternyata kita dapat mengidentifikasi air asam dengan air tidak asam. 2. Tingkat keasaman air bor batubara menyebabkan gangguan vibrasi oksigen dan hydrogen pada senyawa air, sehingga grafiknya mengalami pergeseran. SARAN Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat dikemukan saran sebagai berikut : 1. Untuk memudahkan mengidentifikasi serapan oksidan dalam sempel air dengan alat Near Infra-Red Spectrocopy (NIRS) lebih di sarankan menggunakan penutup reflector yang mempunyai tinggi kaki reflector yang sangat kecil. 2. Pada saat akan mengkonsumsi air, disarankan masyarakat lebih selektif lagi. Karena air yang mengandung batubara memiliki tingkat keasaman yang tinggi. DAFTAR PUSTAKA Sukandarrumidi Batubara dan Pemanfaatannya. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. Sayoga, R. G Pengolahan Air Tambang Aspek Penting dalam Pertambangan yang Berwawasan Lingkungan. Pidato Ilmiah, majelis Guru Besar ITB. Jurusan Teknik Pertambangan ITB. Bandung Kuswanti, Puji Characterization of Indonesian Treditional Alcoholic Beverages By Near Infrared Spectroscopy. Skripsi Progam S1 Falkultas Sains dan Matematika. Universitas Kristen Satya Wacana. Salatiga Hearlambang, Arie Teknologi Penyediaan Air Minum Untuk Keadaan Tanggap Darurat. Pusat Teknologi Lingkungan, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT). Jakarta. Marganingrum D, Noviardi R Pencemaran Air Dan Tanah Kawasan Pertambangan Batubara di Pt. Berau Coal, Kalimantan Timur. Pusat Penelitian Geoteknologi LIPI. Bandung. Bokobza,L Origin of Near Infrared Absorbtion Band, In: Near Infrared Spectroscopy- Principels, Instrumentations, Aplication H.W Siesler. Y.Ozaki, S.Kawata,H,M. heise eds. Jhon Wiley-VCH, Weinheim Germany.P.11 Owen, Anthony J Uses of Derivative Spectroscopy. Germany: Agilent Technologies. Yukihiro Ozaki, W. Fred McClure and Alfred A. Chrysty Near Infrared Spectroscopy in Food Science and Technology. John Wiley & Sons, Inc. F-67