BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG. Prarancangan Pabrik Magnesium Oksid dari Bittern dan Batu Kapur dengan Kapasitas 40.

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Indonesia sebagai negara yang memiliki garis pantai terpanjang, memiliki banyak industri pembuatan garam dari penguapan air laut. Setiap tahun Indonesia memproduksi kurang lebih 1,2 juta ton garam. Pada proses pembuatan garam dari air laut, selain menghasilkan garam, proses tersebut juga menghasilkan bittern, yaitu larutan induk hasil penggaraman. Selama ini, larutan bittern selalu dibuang sebagai ampas residu pembuatan garam. Jika ditinjau komposisinya, larutan bittern dapat dijadikan sumber mineral yang cukup besar. Komposisi larutan bittern adalah sebagai berikut: CaSO4.2H2O 0,0297% NaCl 18,3114% MgSO4 5,0174% MgCl2 6,6550% NaBr 0,9963% KCl 1,0999% H2O 67,8903% Selama ini, larutan bittern selalu dibuang sebagai ampas residu pembuatan garam. Jika ditinjau komposisinya, larutan bittern dapat dijadikan sumber senyawa logam yang cukup besar. Salah satu senyawa yang dapat dimanfaatkan yang terkandung dalam bittern adalah magnesium. Salah satu senyawa magnesium yang dapat diperoleh dari pengolahan bittern adalah magnesium oksid. Penggunaan magnesium oksid dalam industri antara lain sebagai bahan dasar semen oksiklorid, bahan semikonduktor, elemen pemanas, starting point dalam industri garam magnesium, dan bahan baku utama industri bata tahan panas. 1

2 Selama ini kebutuhan magnesium oksid di Indonesia dipenuhi dengan mengimpornya dari Amerika Serikat dan China,karena di Indonesia hingga saat ini belum didirikan pabrik magnesium oksid. Pendirian pabrik magnesium oksid dari bittern dan batu kapur ini dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap impor magnesium oksid, selain itu juga dapat memanfaatkan limbah yang dihasilkan dari pabrik garam. B. TINJAUAN PUSTAKA Bittern Bittern adalah larutan sisa proses pembuatan garam dari air laut dengan menggunakan energi matahari. Dalam proses pembuatan garam, komponen yang diambil dari air laut adalah natrium klorida. Perlakuan yang diterapkan pada bittern untuk memperoleh magnesium klorida Perbedaan yang ada adalah kandungan magnesium yang terdapat dalam bittern lebih besar dibandingkan dengan kandungan magnesium yang terdapat didalam air laut. Komposisi larutan bittern adalah sebagai berikut: CaSO4.2H2O 0,0297% NaCl 18,3114% MgSO4 5,0174% MgCl2 6,6550% NaBr 0,9963% KCl 1,0999% H2O 67,8903% Magnesium Oksid Magnesium Oksid adalah padatan berwarna putih yang bersifat higroskopis (menyerap air). Zat ini terdiri dari ion Mg 2+ dan ion O 2- yang berikatan secara ionik. Magnesium sendiri adalah salah satu logam yang tergabung dalam kelompok Alkali Tanah golongan II A pada Tabel Periodik dan digunakan dalam berbagai bidang. 2

3 Gambar 1-1. Gambar Serbuk Magnesium Oksid (Sumber: google) Magnesium oksid banyak digunakan dalam berbagai bidang, seperti bidang industri bahkan bidang kesehatan. Contohnya untuk produksi semen dan untuk obat-obatan. Berikut sifat dari MgO. Massa Molar : g/mol Kenampakan : Bubuk putih Odor : Odorless Massa Jenis : 3.58 g/cm3 Titik Leleh : 2,852 C (5,166 F; 3,125 K) Titik Didih : 3,600 C (6,510 F; 3,870 K) Kelarutan dalam air : g/100 ml (0 C), g/100 ml (30 C) Kelarutan : Larut dalam asam dan ammonia, tidak larut dalam alkohol Struktur kristal : Halite (cubic), cf8 Kapasitas Panas (Cp) : 37.8 J/mol K Std enthalpy of formation (ΔH 0 f ) : kj mol 1[3] Gibbs free energy (ΔG ) : kj/mol Karena karakteristiknya yang tidak dapat terbakar dan memiliki titik leleh yang tinggi, Magnesium oksid dapat digunakan sebagai refraktori atau batu tahan api (refractory brick). Misal dalam industri yang menggunakan furnace suhu tinggi, dinding furnace dapat dibuat dari keramik yang terbuat 3

4 dari Magnesium oksid. Selain itu, batu tahan api juga dapat dipakai untuk bangunan maupun tempat penyimpanan untuk menjaga dokumen penting dari bahaya kebakaran. Batu Kapur Batu kapur adalah padatan berwarna putih yang banyak digunakan di kehidupan sehari-hari. Batu kapur yang diperoleh dari penambangan batuan sebagian besar dalam bentuk senyawa Karbonatnya (CaCO 3 ). Untuk mendapatkan Kalsium dalam bentuk Oksidanya (CaO), CaCO 3 dipanaskan untuk menghilangkan CO 2. Berikut reaksinya. CaCO 3(s) CaO (s) + CO 2(g) Kalsium Oksid jika dicampur dengan air, akan bereaksi membentuk Ca(OH) 2. CaO (s) + H 2 O (l Berikut sifat dari CaO. Ca(OH) (aq) Massa Molar : g/mol Kenampakan : Putih agak kekuningan/coklat Odor : odorless Massa Jenis : 3.34 g/cm3[1] Titik Leleh : 2,613 C (4,735 F; 2,886 K)[1] Titik Didih : 3,850 C (6,960 F; 4,120 K) (100 hpa)[2] Kelarutan dalam air : 1.19 g/l (25 C), 0.57 g/l (100 C), reaksi eksotermis Kelarutan dalam asam : larut (juga dalam glycerol, sugar solution) Kelarutan dalam metanol : tidak larut (juga dalam diethyl ether, n-octanol) Keasaman (pka) : 12.8 Struktur kristal : NaCl Std molar entropy (S o 298) : 40 J mol 1 K 1[4] Std enthalpy of formation (ΔH o f 298) : 635 kj mol 1[4] 4

5 C. PEMILIHAN PROSES Pada umumnya produk magnesium oksida diperoleh dengan mengumpankan magnesium hidroksida ke dalam furnace lalu dipanaskan hingga suhu sekitar 1000 C C sehingga magnesium hidroksida mengalami kalsinasi. Mg(OH) 2 MgO (s) + H 2 (g) Adapun proses pembuatan magnesium hidroksida dari air laut adalah mengendapkan magnesium dari larutan garamnya dengan menggunakan basa kuat. Proses-proses pembuatan magnesium hidroksida yang telah dikembangkan oleh pabrik-pabrik di Amerika antara lain: Marine Chemical Process Pembuatan magnesium hidroksida dari air laut tanpa penguapan lebih dahulu. Air laut dan batu kapur direaksikan dalam flocculator sampai terbentuk endapan magnesium hidroksida. Hasil endapan ini selanjutnya dimasukkan dalam thickener, disaring dalam difilter dan akhirnya dikeringkan. Chesney Process Pembuatan magnesium hidroksida dari air laut dan dolomit. Air laut mula-mula disaring kemudian dipompa dengan hydrotreater. Dolomit yang sudah dikalsinasi ditambahkan dan sebagai hasilnya akan diperoleh endapan magnesium hidroksida. endapan yang terbentuk ini dimasukkan ke thickerner, disaring dan dikeringkan. California Chemical Process Pembuatan magnesium hidroksida dari bittern dan batu kapur. Pada proses ini bittern yang banyak mengandung ion-ion suldat direaksikan dengan larutan kalsium klorida membentuk magnesium klorida dan gips. Larutan magnesium klorida direaksikan dengan slurry kalsium hidroksida menghasilkan magnesium hidroksida dan kalsium klorida. Slurry magnesium hidroksida kemudian dimasukkan thikerner, disaring, dan dikeringkan. 5

6 Dow Process Pembuatan magnesium hidroksida dari dolomite dan deep well brine. Dari keempat proses pembuatan magnesium hidroksida tersebut, dipilih california chemical process dengan pertimbangan berikut: 1. Bahan baku bittern mudah didapat. Bittern adalah larutan induk hasil penggaraman, selama ini bittern biasanya langsung dibuang ke laut. Indonesia memiliki banyak industri garam, sehingga bahan baku bittern yang diperlukan dapat dengan mudah diperoleh. 2. Bahan baku batu kapur mudah didapat. Batu kapur banyak terdapat di Indonesia, sehingga bahan baku ini dapat dipenuhi oleh pasar dalam negeri. 3. Diperoleh hasil samping gips Selain magnesium oksida sebagai hasil utama, proses ini juga menghasilkan gips yang cukup banyak. D. PENENTUAN KAPASITAS Magnesium oksid, atau yang biasa dikenal dengan nama Magnesia, adalah senyawa oksida dari Logam magnesium yang tergolong dalam kelompok Alkali tanah pada tabel periodik unsur. Penggunaan magnesium oksid sangat luas di berbagai bidang, dalam bidang industri sendiri, dari MgO dapat diambil logam Magnesiumnya yang kemudian dapat menjadi bahan pencampur dalam berbagai macam campuran logam. Sampai saat ini pun masih terus dikembangkan berbagai campuran logam, seperti baja ringan yang menggunakan magnesium dalam campurannya karena memiliki sifat bahan yang menguntungkan. Dalam produksi kaca, Magnesium oksid berguna untuk memperkuat sifat dari kaca silika yang dibuat. Setidaknya, kadar MgO digunakan dalam produksi kaca antara 1 7 % berat tergantung dari jenis kaca yang akan diproduksi. Misal dalam kaca jenis Soda-lime silica glass, Jumlah berat magnesium oksid yang digunakan sebesar 3,9%. (NSG Group, 2013). 6

7 Dalam berbagai industri seperti produksi karet maupun plastic, MgO biasa digunakan sebagai penetralisir asam, curing agent saat terjadi reaksi cross linking, serta berbagai kegunaan lainnya. Dalam indutri pulp dan kertas pun magnesium oksid digunakan dalam proses sulphite pulping untuk menghilangkan lignin dari matriks selulosa. Selain dalam bidang industri, magnesium oksid juga banyak digunakan dalam bidang kesehatan seperti untuk obat pencahar. Dalam bidang pertanian dan peternakan, magnesium oksid digunakan dalam pupuk maupun pakan ternak. Magnesium oksid merupakan produk magnesium yang paling banyak diperjualbelikan di seluruh dunia dan merupakan bahan kimia anorganik yang tingkat produksinya sangat tinggi, dengan produksi setiap tahunnya mencapai 6 juta ton. Berikut data produksi di seluruh dunia (The BAT, 2010). Tabel 1-1. Data Produksi Magnesium Oksid di Seluruh Dunia 7

8 Dengan penggunaan magnesium oksid dalam industri di seluruh dunia, serta trend penggunaannya dalam industri logam. Gambar 1-2. Konsumsi magnesium oksid di seluruh dunia Gambar 1-3. Trend Penggunaan Magnesium Oksid dalam Industri Logam Penggunaan magnesium oksid di seluruh dunia masih didominasi oleh industri logam sebesar 65%, meskipun penggunaannya semakin menurun. Hal ini menunjukkan bahwa kebutuhanakan magnesium oksid masih sangat tinggi Terdapat banyak penggunaan magnesium oksid pada berbagai bidang yang menunjukkan pentingnya magnesium oksid itu sendiri. Indonesia yang di dalamnya memiliki berbagai macam industri serta berbagai macam bidang yang 8

9 membutuhkan magnesium oksid, untuk memenuhi kebutuhan magnesium masih dengan mengimpor karena di Indonesia tidak terdapat pabrik yang secara khusus memproduksi magnesium oksid. Berikut data impor magnesium di Indonesia berdasarkan data yang diperolehdari website Kementrian Perindustrian. Tabel 1-2. Data Impor Magnesium di Indonesia. Dari data di atas, magnesium yang diimpor tidak berbentuk magnesium oksid melainkan dalam bentuk yang lain seperti magnesium hidroksida (Mg(OH 2 )), magnesium klorida (MgCl 2 ), magnesium sulfat (MgSO4), bahkan dalam bentuk logam magnesiumnya (Mg). Kemungkinan industri yang ada di Indonesia mengolah sendiri magnesium oksid dari MgCl2 maupun dari MgSO 4, atau langsung menggunakanmg(oh) 2 dalam prosesnya. Meski demikian, kebutuhan akan magnesium oksid memang cukup besar dan semakin lama semakin meningkat. Untuk impor magnesium hidroksida sendiri setiap tahunnya meningkat sebesar 10,23 %, dan impor yang peningkatannya paling tinggi terdapat pada impor logam magnesium. Indonesia memiliki potensi yang besar dalam produksi magnesium oksid karena dari segi bahan baku pun sangat berlimpah. Indonesia adalah Negara kepulauan dimana 80% wilayahnya berupa lautan serta memiliki garis pantai 9

10 yang sangat panjang yaitu km (NatGeo, 2013), memiliki potensi yang sangat besar dari segi kelautan khususnya sebagai Negara yang memproduksi magnesium karena laut merupakan salah satu sumber magnesium. Dengan berbagai pertimbangan di atas, maka kapasitas pabrik optimum untuk rancangan adalah sebesar ton/tahun, dengan tujuan : Mengurangi kebutuhan impor; Menambah suplai kebutuhan magnesium oksid dalam negeri; Sebagai stimulan pertumbuhan berbagai macam industri yang berbahan baku magnesium oksid. Dapat menjadi eksportir magnesium oksid ke Negara-negara tetangga 10