KUALITAS ZEOLIT DI KABUPATEN ENDE

Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
KUALITAS ZEOLIT DI KABUPATEN ENDE
PROVINSI NUSA TENGGARA TIMUR
Oleh :
Sukaesih 1)
1)Pusat Survey Geologi-ESDM
Abstrak
Zeolit merupakan komoditi bahan galian bukan logam mempunyai rumus kimia
umum (Na,K)2O,Al2O310SiO28H2O, terdapat empat belas jenis zeolit yang ditemukan
di alam yaitu Analsim Na16(Al16Si16O96).16H2O,khabasit((Na2Ca)5(Al10Si22O54)20H2O,
Klinoptilolit (Na4K4))5 (Al3Si40O96) 24H2O), erionit (Na7Ca5K)9(Al9Si27O72)27H2O) paujasit
((Na58(Al58Si134O38).18H2O,
ferierit
(Na2Mg2)(
(Al6Si30O72)18H2O,Wairakit
(Ca(Al2Si4O12).2H2O, Yugawaralit (Ca(Al2Si4O12).6H2O, filipsit (NaK)10(Al3Si40O96)24H2O).
Natrolit (Na4(Al4Si6O20).4H2O mordenit (Na 5.63 Ca 1.13) (Al8Si40O96) 22
H2O),),ferierit (Na2Mg2)( (Al6Si30O72)18H2O, heulandit (H4CaAl2(Si)3)63H2O), dan
Scolecit (CaAl2Si3)O10.3H2O).
Zeolit alam terbentuk dari reaksi antara batuan tufa asam berbutir halus dan bersifat
riolitik dengan air pori atau air meteorik (air hujan). Mineral ini merupakan kelompok
alumino silikat terhidrasi dengan unsur utama terdiri dari kation, alkali dan alkali
tanah, mempunyai pori-pori yang dapat diisi oleh air molekul. Kandungan air yang
terperangkap dalam rongga zeolit biasanya berkisar 10-50 %.
Zeolit banyak digunakan dalam bidang bidang industri, pertanian, perkebunan
peternakan, perikanan, lingkungan, pengolahan air, kosmetik, industri framasi dan
masih banyak keperluan lainnya
Kata Kunci : zeolit,
1. Pendahuluan
Penemuan zeolit di dunia dimulai
dengan ditemukannya Stilbite pada
tahun 1756 oleh seorang ilmuwan
bernama A. F. Constedt. Constedt
menggambarkan kekhasan mineral ini
ketika berada dalam pemanasan
terlihat seperti mendidih karena
molekulnya kehilangan air dengan
sangat cepat. Sesuai dengan sifatnya
tersebut maka mineral ini diberi nama
zeolit yang berasal dari dua kata
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
249
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
Yunani, zeo artinya mendidih dan
lithos artinya batuan. Diberi nama
zeolit karena sifatnya yaitu mendidih
dan mengeluarkan uap jika dipanaskan
.
Para ahli mineralogi memperkirakan
bahwa zeolit alam berasal dari
muntahan gunung berapi yang
membeku menjadi batuan vulkanik,
batuan sedimen, batuan metamorfosa,
dan selanjutnya melalui pelapukan
karena pengaruh panas dan dingin
yang terjadi dalam lubang-lubang dari
batuan lava basal (traps rock) dan
butiran halus dari batuan sediment
piroklastik (tuff). Pada umumnya
komposisi zeolit alam mengandung
klinoptilolit, mordenit, chabazit, dan
erionit. Kristal-kristalnya terbentuk
dari proses hydrothermal yang
melibatkan reaksi antara larutan
garam atau dengan aliran lava .
Zeolit merupakan mineral yang terdiri
dari kristal alumiosilikat terhidrasi yang
mengandung kation alkali atau alkali
tanah dalam kerangka tiga dimensinya.
Zeolit merupakan kristal alumina-silika
yang mempunyai struktur berongga
atau berpori dan mempunyai sisi aktif
yang bermuatan negatif yang mengikat
secara lemah kation penyeimbang
muatan. Zeolit terdiri atas gugusan
alumina dan gugusan silika-oksida yang
masing–masing berbentuk tetrahedral
dan saling dihubungkan oleh atom
oksigen
sedemikian rupa sehingga membentuk
kerangka tiga dimensi.
Karakteristik umum dari sebuah zeolit
adalah memiliki struktur 3-dimensi
dengan
4
struktur
kerangka
penghubung dari tetrahedra TO4 (unit
bangunan dasar), dimana T adalah
kation yang terkoordinasai secara
tetrahedral (T=Si atau Al).
Zeolit merupakan material kristal
alumina silika berpori yang berstruktur
tiga dimensi yang terbentuk dari
tetrahedra alumina dan tetrahedra
silika dengan rongga-rongga yang
berisi ion-ion logam, biasanya logamlogam alkali atau alkali tanah
(terutama Ca dan Na) dan molekul air
yang dapat bergerak dengan bebas di
dalam rongga zeolit. Zeolit merupakan
senyawa
alumino-silikat
hidrat
terhidrasi dengan unsur utama yang
terdiri dari kation alkali dan alkali
tanah terutama Ca, K dan Na,dengan
rumus umum (LmAlxSigO2nH2O) di
mana L adalah logam. Sifat umum dari
zeolit adalah kristal yang agak lunak
dengan
warna
putih,
coklat,
ataukebiru-biruan, berat jenisnya 22,4. Zeolit alam terbentuk dari reaksi
antara batuan tufa asam berbutir halus
dan bersifat riolitik dengan air pori
atau air meteorik.
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
250
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
Zeolit di Kabupaten Ende yang
mempunyai sumber daya cukup besar
dengan jenis zeolit klinoptilonit dan
mordenit yang berasosiasi dengan
mineral kuarsa, illit dan monmorilonit,
merupakan
bahan
kajian
dan
penyelidikan lebih lanjut sehingga di
daerah tersebut dapat dibuat suatu
zonasi kegunaan zeolit sehingga dapat
lebih bermanfaat baik di bidang
pertanian, perikanan, atau bidang
lainnya yang tentunya dapat membuka
peluang bagi masyarakat di Kabupaten
Ende.
1,1. Geologi Daerah Kabupaten Ende
Berdasarkan Peta Geologi Lembar
Ende, Nusa Tenggara Timur yang
diterbitkan Pusat Penelitian dan
Pengembangan Geologi pada tahun
1989, formasi batuan yang tersusun di
Kabupaten Ende mempunyai umur
yang berkisar dari Miosen Awal sampai
Kuarter. Disusun oleh batuan tertua
Formasi Kiro (Tmk), berupa batuan
gunungapi dan terdiri dari breksi, lava,
tufa pasiran dan batupasir tufaan
bersusunan andesit dan basal.
Sedangkan Formasi Tanahau terdiri
dari batuan gunungapi yang berupa
lava dasit, breksi, tufa, lava riolit dan
tufa kaca.
Batuan induk Zeolit yang ada di
Kabupaten Ende termasuk ke dalam
formasi Formasi Laka (Tmpl) terdirir
dari Tufa, Batupasir tufaan, yang
menunjukkan jangka umur Miosen
Akhir – Pliosen (N 17 – N 19) (Kadar,
1974). Lingkungan pengendapan
kemungkinan sublitoral pinggir sampai
sublitoral luar.
Satuan batuan yang paling muda
berumur kuarter adalah aluvium dan
endapan pantai, (gambar 1)
1.2. Maksud dan Tujuan
Maksud dari analisis terhadap contoh
zeolit yang dihasilkan dari Kabupaten
Ende, Provinsi Nusa tenggara Timur
adalah untuk mengetahui kualitas
zeolit dari daerah tersebut. Sedangkan
tujuannya
yaitu
untuk
mengoptimalkan pemanfaatan bahan
galian bukan logam tersebut.
1.3. Lokasi dan Penyebaran Zeolit
Kabupaten Ende, terletak di Pulau
Flores merupakan bagian dari Provinsi
Nusa Tenggara Timur dengan luas
wilayah 2.046,60 km2 berada diantara
Laut Flores dan Laut Sawu. Terdiri atas
21 kecamatan, 194 desa dan 23
kelurahan, dimana letaknya diapit oleh
dua kabupaten, yaitu Sikka dan
Nagekeo. Letak astronomisnya antara
8° 26I 24,71II - 8° 54I 25,46II Lintang
Selatan dan 121° 23I 40,44II - 122° 1I
33,3II Bujur Timur, (Gambar 2
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
251
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
Gambar 1. Peta Geologi Daerah Kab Ende, Provinsi Nusa Tenggara Timur, (Martua,
dkk, 2013)
Gambar 2. Daerah Kabupaten Ende, Provinsi Nusa Tenggara Timur, (Martua, dkk, th
2013)
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
252
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
2. Metode Analisis
2.1. Spektrometri Serapan Atom (AAS)
Analisis unsur kimia dari zeolit dapat
membantu dalam menentukan jenis
zeolit, kemurnian dan potensi
kegunaan bahan. Sebagai mineral
aluminosilikat, hasil analisis zeolit akan
menunjukkan adanya kadar Al2O3 dan
SiO2 yang dominan di samping unsur
alkali dan alkali tanah yang berfungsi
sebagai pengontrol stabilitas struktur.
Disamping
unsur-unsur
utama
tersebut, zeolit alam mengandung pula
unsur pengotor dalam jumlah kecil
seperti besi dan logam-logam lainnya.
Keberadaan unsur pengotor tersebut
mempengaruhi penggunaan zeolit,
terutama dalam bidang pertanian
karena unsur kelumit (trace element)
ini dapat bertindak sebagai unsur hara
atau bersifat racun bagi tanaman.
Metode spektroskopi serapan atom
(AAS) berprinsip pada absorpsi cahaya
oleh atom. Atom-atom menyerap
cahaya tersebut pada panjang
gelombang tertentu, tergantung sifat
unsurnya. Cahaya pada panjang
gelombang ini mempunyai cukup
energi untuk mengubah tingkat
energinya ke tingkat elektronik suatu
atom yang bersifat spesifik. Dengan
absorpsi energi, atom pada keadaan
dasar dari tingkat energinya berpindah
ke tingkat eksitasi.
Ada 39 conto batuan zeolit yang
dianalisa major elemen hasilnya
sebagai berikut :
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
253
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
2.2. Spektroskopi difraksi sinar-X (XRay Difraction/XRD)
Spektroskopi
difraksi
sinar-X
merupakan salah satu metoda
karakterisasi material yang paling tua
dan paling sering digunakan hingga
sekarang. Teknik ini digunakan untuk
mengidentifikasi fasa kristalin dalam
material dengan cara menentukan
parameter struktur kisi serta untuk
mendapatkan ukuran partikel. Difraksi
sinar-X terjadi pada hamburan elastis
foton-foton sinar-X oleh atom dalam
sebuah kisi periodik. Hamburan
monokromatis sinar-X dalam fasa
tersebut memberikan interferensi
yang konstruktif.
Berdasarkan hasil analisis XRD terhadap 4 contoh batuan adalah sebagai berikut :
Kode Conto
Nama Mineral
MK-03
Klinoptilolit, montmorilonit, serisit
MK-09
Mordenit, montmorilonit, kuarsa
MK-13 A
Klinoptilolit, montmorilonit, klorit
NG-01A
Klinoptilolit, montmorilonit.
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
254
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
2.3. Scanning Elektron Microscopy (SEM)
Scanning Elektron Microscopy digunakan untuk analisis mikrostruktur dan untuk
melakukan investigasi yang berhubungan dengan proses, sifat, dan karakteristik
material yang berhubungan dengan struktur mikronya
Kode Conto MK-09
Element Element Element Confidence Concentration Error
Number Symbol Name
(%)
(% Wt)
(%)
8
O
Oxygen
100.0
71.4
0.7
14
Si
Silicon
100.0
16.3
0.6
13
Al
Aluminium
100.0
5.7
1.3
7
N
Nitrogen
100.0
5.8
2.1
20
Ca
Calcium
100.0
0.8
3.2
Kode Conto MK – 12
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
255
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
Kode Conto 13 A
Element Element Element
Number Symbol
Name
14
Si
Silicon
8
O
Oxygen
13
Al
Aluminium
7
N
Nitrogen
Confidence
(%)
100.0
100.0
100.0
100.0
20
Ca
Calcium
100.0
Element Element Element Confidence
Number Symbol
Name
(%)
14
Si
Silicon
100.0
8
O
Oxygen
100.0
13
Al
Aluminium
100.0
7
N
Nitrogen
100.0
Concentration Error
(% Wt)
(%)
20.0
0.7
67.6
0.9
5.9
1.5
5.8
2.8
0.8
Concentration
(% Wt)
20.1
66.6
6.6
4.5
Error
(%)
1.1
1.5
2.5
6.7
4.6
2.4. Analisis Petrografi
Metode analisis petrografi dilakukan dengan menggunakan mikroskop sinar transmisi
terhadap sayatan tipis dan membuat fotomikroskopis. Telah dilakukan analisis
petrografi terhadap batuan dari Kabupaten Ende dalam rangka penelitian mengenai
kualitas zeolit di daerah tersebut.
No. Kode
Nama
Komposisi
Fotomikrografi
Conto
Batuan
1.
MK-01
Tufa
Mineral
terubah
kriptokristalin (39),
Kuarsa (5), Klorit
(30),
Mineral
lempung
(25),
Opak/oksida besi (1)
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
256
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
2.
MK-03
Tufa
litik Plagioklas
(25),
terubah
Kuarsa (18), Serisitilit (1), Opak (1),
Karbonat
(3),
Monmorilonit (40),
Zeolit (12)
3.
MK-09
Riolitik
kristal tuf
Plagioklas
(15),
Kuarsa (20), Opak
(1), Monmorilonit
(24), Zeolit (40)
No. Kode
Conto
Nama
Batuan
Komposisi
4
MK-13A
Riolitik
kristal tuf
Plagioklas
(20),
Kuarsa (18), Opak
(2), Klorit(10), Zeolit
(50)
5
NG-01A
Riolitik litik Plagioklas
(10),
tuf
Zeolit (28), Kuarsa
(15), Klorit (5),
Mineral
lempung
(40),
Opak
(1),
Hornblende (1)
Fotomikrografi
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
257
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
3. Pembahasan Hasil Laboratorium
Berdasarkan data hasil analisis kimia
dengan menggunakan metode AAS,
menunjukkan bahwa zeolit yang
terdapat di Kabupaten Ende, Provinsi
Nusa Tenggara Timur menunjukkan
bahwa perbandingan antara SiO dan
Al, umumnya perbandingan 5 : 1, hal
ini menunjukkan bahwa zeolit di
daerah tersebut memiliki kualitas yang
baik.
Dari hasil analisis kimia zeolit di lokasi
MK-01, kandungan: SiO2 80.129 %,
Al2O3 8.24 %, Fe2O3 1.25 %, CaO 1.01
%, MgO 1.11 %, K2O 3.80 %, H2O 1.78
%. Hasil analisa memperlihatkan besar
nilai Kapasitas Tukar Kation (KTK/CEC)
85.68 meq%. Unsur pengotor berupa
unsur Fe juga sangat rendah,
Hasil analisis yang
menggunakan
istrumen XRD menunjukkan bahwa
zeolit yang terdapat di daerah Ende
jenisnya adalah klinoptilolit dan
mordenit. Jenis zeolit mordenit bisa
dijadikan sebagai katalis pencampur
logam karena radius selnya yang
panjang sehingga mampu dalam
pertukaran ion.
Bedsarakan hasil analisis SEM
(Scanning Electrone Mikroscope),
menunjukkan
morfologi/topografi
analisis
tersebut
menunjukkan
kumpulan mineral yang homogen,
tidak banyak pengotor unsur-unsur
lain hal ini ditunjukkan oleh komposisi
hasil pengukuran EDS (Energy Disprse
X-Ray) unsur-unsurnya hanya unsur
penyusun mineral zeolit yaitu Si, Al, O,
Na dan Ca.
Hasil analisis yang dihasilkan oleh
analisis petrografi menunjukkan jenis
batuan yang terdapat di Daerah Ende
disusun oleh batuan jenis piroklastik
yaitu tufa, baik tufa pasiran atau tuf
yang dominan disusun oleh gelas.
Bedasarkan hasil analisis petrografi
menunjukkkan bahwa batuan
MK-01 :
Di dalam sayatan tipis batuan
menunjukkan tekstur piroklastik,
berbutir ukuran lempung-sangat halus,
bentuk butir menyudut-menyudut
tanggung, kemas terbuka, terpilah
buruk, disusun oleh sedikit fragmenfragmen mineral-mineral kuarsa,
mineral lempung dan mineral opak di
dalam masa dasar relik-relik gelas yang
menunjukkan struktur shard, telah
terubah menjadi mineral-mineral
sekunder.
Kuarsa, tak berwarna, berbutir sangat
halus, bentuk butir menyudutmenyudut tanggung, tersebar dalam
jumlah sangat sedikit, menunjukkan
pemadaman bergelombang.
Mineral Opak, berwarna hitam, kedap
cahaya, berbutir sangat halus, bentuk
butir menyudut- menyudut tanggung,
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
258
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
sebagian teroksidasi menjadi oksida
besi berwarna coklat, terdapat
menyebar didalam masa dasar.
Mineral lempung, berwarna abu-abu
kecoklatan hingga mendekati opak,
tampak kusam mengapung seperti
awan, berbutir ukuran lempung-sangat
halus, terdapat berupa fragmenfragmen yang diduga hasil ubahan dari
gelas, tersebar merata.
Masa dasar terdiri dari relik-relik gelas,
tak berwarna-hijau pucat, masih
menunjukkan
struktur
shard,
seluruhnya telah terubah menjadi
klorit, umumnya berupa agregatagregat halus berserabut dan mineral
kriptokristalin berupa silika berbutir
sangat halus.
MK – 09 :
Di dalam sayatan tipis batuan ini
menunjukkan tekstur piroklastik,
setempat terlihat adanya struktur
aliran, berbutir halus hingga berukuran
1 mm, bentuk butir menyudutmenyudut tanggung, kemas terbuka,
terpilah buruk, disusun oleh fragmenfragmen plagioklas, kuarsa dan mineral
opak di dalam masa dasar relik-relik
gelas yang telah terubah menjadi
mineral-mineral sekunder. Terdapat
zeolite mengelompok mengisi ronggarongga.
Plagioklas, tak berwarna, berbutir
halus berukuran hingga 1 mm, bentuk
butir menyudut-menyudut tanggung,
menunjukkan kembar, sebagian retakretak halus.
Kuarsa, tak berwarna, berbutir halus
hingga berukuran 0,25 mm, bentuk
butir menyudut- menyudut tanggung,
beberapa
individu
korosi
dan
berbentuk
bulat,
menunjukkan
pemadaman bergelombang.
Mineral Opak, berwarna hitam, kedap
cahaya, berbutir halus hingga
berukuran 0,1 mm, bentuk butir
menyudut- menyudut tanggung,
terdapat menyebar didalam masa
dasar.
Zeolit, tak berwarna-hijau pucat,
berbutir halus berupa bulatan hingga
setengah
lingkaran,
terdapat
mengelompok mengisi rongga-rongga,
menunjukkan
pemadaman
bergelombang seperti kipas.
Masa dasar terdiri dari relik-relik gelas,
tak berwarna-kuning kecoklatan,
setempat menunjukkan struktur aliran
shard, seluruhnya telah terubah
menjadi
monmorilonit/kuarsa
setempat terdapat bersama-sama
zeolite berupa mineral berbentuk
bulatan-bulatan kecil.
Dapat disimpulkan bahwa zeolit yang
terbentuk
di
daerah
tersebut
merupakan hasil leaching dari gelas
yang telah mengalami devitrifkasi dan
mengisi rongga-rongga dalam batuan
tufa tersebut.
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
259
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
4. Kesimpulan
Berdasarkan
hasil
analisis
laboratorium
bahwa zeolit yang
terdapat di Daerah Kabupaten Ende,
Provinsi NTT jenisnya adalah Mordenit
dan klinoptilolit.
Batuan sebagai pembentuk zeolit
adalah tufa yang telah mengalami
proses kimia dengan air permukaan
sehingga terbentuk zeolit yang mengisi
rongga-rongga batuan tufa tersebut,
Zeolit di daerah Ende mempunyai
kapasitas tukar kation (KTK) selektif
yang tinggi yang membuatnya cocok
untuk pemakaian yang beragam.
Penggunaan zeolit yang didasarkan
atas sifat KTK antara lain pengolahan
limbah nuklir, pengolahan limbah
metalurgi, budidaya air, makanan
tambahan untuk ternak, penghilang
bau,
pemindahan
tanah
(soil
amendment).
DAFTAR PUSTAKA
Lepond, S. J., 1975, Industrial Mineral
and Rocks, 4th ed., Seeley W.,
Muud
Series,
McGraw-Hill
Company
Martua, dkk, 2013. Laporan Eksplorasi
Umum
Endapan
Zeolit
di
Kabupaten Ende, Provinsi NTT.
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
260