Benarkah Ada Logam Tanah Jarang Di Abu Batubara

Suganal - Puslitbang Teknologi Mineral dan Batubara

Rabu, 22 September 2021

MUNGKIN kedengaran agak aneh.  Di abu batu bara yang tidak lain sisa pembakaran batu bara ada mineral Logam Tanah Jarang. Belum lagi sampai saat ini abu batu bara masih masuk dalam kelompok limbah B3. Sementara mineral logam tanah jarang merupakan mineral yang paling diburu dunia saat ini. Untuk membuktikan itu, Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara juga melakukan riset.

Tapi sebelum sampai pada kegiatan riset, perlu mengenal secara singkat tentang batubara. Batu bara  adalah endapan senyawa organik karbonan berwujud padatan, berasal dari sisa tumbuhan jaman pra-sejarah yang berubah bentuk akibat suhu dan tekanan tinggi sehingga mengalami proses perubahan fisik dan kimia. Wujudnya menyerupai batuan berwarna coklat sampai hitam yang dapat dibakar.

Indonesia saat ini masuk dalam kelompok negara produsen batubara. Endapan batu bara tersebar di Kalimantan Selatan, Kalimantan Timur, Kalimantan Tengah, Sumatera Selatan, Sumatera Barat, Jambi juga Bengkulu. Total sumber daya yang dimiliki Indonesia mencapai 166 miliar ton. Sementara cadangan, data terakhir menyebutkan angka 41 miliar ton.

Dari sisi pemanfaatan, sejauh ini batubara di Indonesia sebagian besar digunakan sebagai bahan bakar. Lebih utama lagi bahan bakar pada boiler unit-unit  pembangkit  listrik  tenaga uap (PLTU). Dari total konsumsi dalam negeri, 79,2 % diserap PLTU, diikuti pabrik keramik dan semen yang menyerap 16,5 % , kertas  dan pulp mengkonsumsi 2,7 % sedangkan industri besi dan baja hanya 1,5 %. DI tahun 2019, serapan batubara di pasar domestik mencapai 138 juta ton. 

Pembakaran batubara menghasilkan energi panas dan sisa pembakaran berupa abu yang merupakan material anorganik. Pada operasi  PLTU terdapat  tiga  jenis abu yakni  Abu Dasar (bottom ash), Abu Terbang (fly Ash) dan abu gasifikasi batu bara. 

Abu batubara umumnya tersusun oleh unsur silika, aluminium, besi dan kapur serta beberapa unsur minor lainnya seperti titanium, magnesium, kalium dan beberapa unsur ikutan dengan jumlah yang sangat kecil.

Pembentukan abu batubara pada PLTU

Selain unsur-unsur tersebut diatas, konon di abu batubara terdapat mineral logam tanah jarang. Untuk memastikan keberadaan salah satu mineral yang penting ini, Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara pun melakukan riset. Tujuannya tidak lain mengidentifikasi kandungan logam tanah jarang (LTJ). Hal ini penting diantaranya sebagai upaya mendukung program green energy sebagai material dasar magnet permanen.  

Dipilihlah beberapa lokasi untuk masing-masing jenis. Untuk abu dasar (bottom ash) diambil sampel dari tiga PLTU besar, yaitu PLTU Bukit Asam, PLTU Ombilin dan PLTU Cirebon. Kemudian untuk abu terbang (fly ash) diambil dari PLTU Ombilin. Sedangkan abu gasifikasi batubara unggun diambil di pilot plant gasifikasi di Palimanan, Jawa Barat.

Hasil analisis XRD dan SEM-EDS pada abu terbang batubara PLTU Ombilin terdapat mineral kuarsa (silikon oksida), mulit (alumina silikat) dan magnetit (oksida besi).

Sementara untuk mengidentifikasi keterdapatan  LTJ pada abu batubara dilakukan analisis XRD dan ICP. Untuk abu terbang (fly ash) dan abu dasar  diambil dari PLTU Cirebon, PTLU Ombilin dan PLTU Suralaya serta abu gasifikasi batubara pilot plant Palimanan.

Hasil analisis ICP (lihat tabel I)  dan hasil analisis XRD  (lihat Tabel 2), abu gasifikasi batubara telah mengalami pengayaan berdasarkan perbedaan densitas menggunakan meja goyang. Abu dasar PLTU Ombilin, PLTU Cirebon dan PLTU Suralaya serta abu terbang PLTU Ombilin hanya mengandung unsur Ce, Y, La, Nd dan Sm. Namun kadar unsur-unsur tersebut dalam abu terbang lebih tinggi.

Mengapa demikian, ini penjelasannya. Logam-logam tanah jarang akan teruapkan pada suhu tinggi saat proses pembakaran batubara namun terkondensasi kembali saat bergabung dengan partikel padat abu terbang dan tertangkap oleh unit Electrostatic Precipitator. Nampaknya dari sisi kuantitas, abu terbang PLTU lebih tinggi kandungan unsurnya, meskipun kurang beragam dibanding abu gasifikasi. 

Hasil analisis XRD pada abu gasifikasi batubara pilot plant Palimanan menunjukkan terdapat  mineral monasit–Ce, CePO4  yang merupakan mineral pembawa  logam tanah jarang. Analisis tersebut merupakan petunjuk adanya logam tanah jarang dalam abu batubara.

Hasil Analisis ICP Percontoh Abu Batubara

No. Unsur Abu Dasar PLTU Abu Terbang PLTU Ombilin (ppm) Abu gasifikasi Palimanan
Ombilin (ppm) Suralaya (ppm) Cirebon (ppm) Sesuai aslinya (ppm) Hasil meja goyang (ppm)
1 Serium (Ce) 32 50 50 71 16 35
2 Itrium (Y) 10 37 39 40 12 22
3 Lantanum (La) 10 12 12 28 11 32
4 Neodinium (Nd) 12 13 14 28 7 15
5 Samarium (Sm) 0 0 0 2 9 23
6 Praseodimium (Pr) 0 0 0 0 7 23
7 Euporium (Eu) 0 0 0 0 2 3
8 Gadolinium (Gd) 0 0 0 0 7 19
9 Disprosium (Dy) 0 0 0 0 4 13

 

Memang kandungan logam tanah jarang dalam abu batubara tidak sebesar dalam mineral seperti monasit, senotim atau basnasit. Akan tetapi dengan potensi produksi abu batubara dari PLTU, gasifikasi batubara serta industri keramik diperkirakan akan mencapai >14 juta ton per tahun. Dengan kapasitas sebesar itu, abu batubara dapat  menjadi sumber logam tanah jarang. Hal yang perlu dilakukan adalah upaya ekstraksi abu batubara sebelum dimanfaatkan sebagai bahan bangunan atau material lainnya.

Untuk diketahui, Logam tanah jarang berupa disprosium, neodimium, praseodimium, samarium dan kobal, telah digunakan pada pembuatan magnet permanen yang kuat dan diimplementasikan sebagai bagian  turbin angin dan mobil hybrid.  Implementasi Nd, Ce, La, Eu dan Y, Nd lebih dominan digunakan pada mobil listrik yang akan segera menjadi kendaraan masa depan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.  Saat ini sedang ada persoalan dari sisi pasokan neodimium-besi-boron. Abu batu bara bisa menjadi jawaban atas persoalan ini.

Pemanfaatan unsur logam tanah jarang pada kendaraan bermotor masa depan

Penemuan ini juga sebenarnya semakin memperkaya pemanfaatan abu batubara. Abu batu bara yang semula dianggap sampah dapat dimanfaatkan atau populer disebut zero waste coal utilization seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Bagan alir pemanfaatan abu batubara

Saat ini Kementerian Perindustrian telah mencanangkan program pemanfaatan logam tanah jarang sampai industri hilirnya. Ada beragam jenis pemanfaatnnya mulai dari logam paduan (alloy), elektronik, baterai hybrid, magnet permanen, energi baru terbarukan, baterai telepon pintar (smartphone), industri kimia,  katalis, semi konduktor, sistem kontrol, motor listrik,  komunikasi dan telematika, infrastruktur telekomunikasi, pertahanan dan keamanan.

Dengan sentuhan ilmu pengetahuan dan teknologi, abu batubara tidak  akan merepotkan kehidupan sebaliknya dipandang sebagai sumber LTJ yang dapat menopang kebutuhan pasokan material green energy. Lebih optimal jika terhadap abu batubara dilakukan ekstraksi unsur LTJ terlebih dahulu dan diakhiri pemanfaatan untuk bahan bangunan maupun kebutuhan lainnya.

BERI KOMENTAR
TERKAIT
Copyright © 2022 TAMASYA - Puslitbang Teknologi Mineral dan Batubara Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral
All Rights Reserved