Geopolimer Industri Indonesia


Geopopimer Industri Indonesia

Geopolimer adalah rantai atau jaringan molekul-molekul mineral terhubung dengan ikatan kovalen, dan meiliki karakteristik sebagai brlikut :

1. Material yang diperkeras secara natural

     
  • Hasil X-Ray pada suhu kamar menghasilkan grafik amorf
  • Hasil X-Ray pada suhu >500oC membentuk pola kristalin

2. Rute sintesa

  • Media alkali (Na, K, Ca) hidroksida dan alkali silikat menghasilkan poli (silikat)-poli (silokso) atau tipe poli (siliko-aluminat)-poli (sialat)
  • Media asam (asam fosfor) menhaslkan tipe poli (asam fosoforik ) dan poli (alumino-fosfo)

Pada akhir 1970, Joseph Davidovits, penemu dan pengembang geopolimerisasi, membuat istilah geopolimer untuk mengklasifikasikan suatu proses geosintesis baru yang menghasilkan material anorganik polimerik yang saat ini diguna  kan untuk berbagai macam industri.

Dia juag menyusun sebuah terminologi sain berdasarkan perbedaan unit kimia, yaitu material silikat dan aluminosilikat, dikelaskan berdasar rasio atom Si:Al

Si:Al = 0, silokso

Si:Al = 1, sialat (akronim untuk silicon-okso-aluminat dari Na, K, Ca, Li)

Si:Al = 2, sialat-silokso

Si:Al = 3, sialat-disilokso

Si:Al > 3, ikatan sialat

Teradapat 10 jenis kelas material geopolimer yang saat ini masih dikembangkan dan sebagian sudah diaplikasikan, yaitu :

  • Waterglass-geopolimer, poli(siloksonat), soluble silicate, Si:Al = 1:0
  • Kaolinit / Hidrosodalite-geopolimer, poly(sialat) Si:Al = 1:1
  • Metakaolin MK-750-geopolimer, poli(sialat-silokso0, Si:Al = 2:1
  • Kalsium-geopolimer, (Ca, K, Na)-sialat, Si:AL= 1, 2, 3
  • Batuan-geopolimer, poli(sialat-multisilokso) 1<Si:Al<5
  • Silika-geopolimer, ikatan sialat dan iktana silokso dalam poli (siloksonat) Si:AL > 5
  • Abu terbang-geopolimer
  • Ferro-sialat- geoplimer
  • Fosfat geoplimer, AlPO4 geoplimer
  • Mineral organic geopolimer

Aplikasi yang sudah dikembangkan dunia industri adalah :

  • Material tahan api
  • Ubin keramik hemat energy
  • Bioteknologi
  • Binder
  • Resin
  • Tempat buang bahan radiaktif dan beracun
  • Material bangunan (bata, genteng)
  • Semen dan kongkrit rendah karbon dioksida
  • Seni dan dekorasi

Baca Juga : Manajemen Risiko

Semen Geopopimer

Kebutuhan akan semen cepat (rapid setting cement), yaitu semen yang cepat keras (matang) dan dapat mencapai kekuatan tinggi dalam waktu relatif singkat cukup mendesak, misalnya sebagai bahan semen untuk reparasi landas pacu pesawat, jalan raya yang sibuk, dan jalur busway yang padat. Semen yang memenuhi kebutuhan tersebut sudah dapat diperoleh di pasaran namun dengan harga yang sangat tinggi. Semen yang termasuk dalam kategori ini berbahan dasar magnesium fosfat, Ca sulfoaluminat dan Ca fluoroaluminat. Selain itu, akselerator juga dapat ditambahkan pada semen konvensional (Portland) untuk mempercepat pencapaian kuat optimum. Akselerator yang murah dan umum dipakai adalah garam-garam klorida, namun tidak direkomendasi oleh American Concrete Institute untuk aplikasi pada beton bertulang karena dapat menyebabkan korosi pada tulangan baja.

Geopolimer merupakan material polimer anorganik yang tersusun atas atom Si dan Al yang tersusun dalam jaringan 3 dimensi. Material ini memiliki sifat gabungan antara polimer anorganik (plastik) dan keramik. Geopolimer disintesa dari bahan dasar yang berupa senyawa alumina – silika dengan aktivator yang berupa larutan alkali silikat. Pelarutan dari alumina – silika oleh alkali akan menghasilkan monomer Si(OH)4 dan Al(OH)4 yang kemudian akan terpolikondensasi menjadi polimer alkali aluminosilikat yang memiliki struktur jaringan (cross-link) 3 dimensi.

Geopolimerisasi merupakan proses aktivasi bahan baku (prekursor) yang berupa silika-alumina dengan aktivator larutan alkali silikat. Prosesnya meliputi pelarutan prekursor dengan aktivator diikuti oleh pengerasan (curing) pada suhu ambien menjadi padatan yang disebut geopolimer. Proses pengerasan geopolimer berbeda dengan pengerasan pada semen Portland yang merupakan proses hidrasi yang bersifat eksotermis. Proses pengerasan pada geopolimer merupakan reaksi polikondensasi yang bersifat endotermis, yang oleh karenanya laju pengerasan dapat ditingkatkan dengan meningkatkan suhu curing.

Invensi sebelumnya yang dikemukakan oleh R.J. Schultz pada tahun 1980 pada paten bernomor US Patent 4,209,335 dengan judul : Rapid setting accelerators for cementitious compositions. Dalam paten tersebut diklaim bahwa suatu campuran yang terdiri dari kaarbonat logam alkali dan garam anorganik besi bermuatan 3+ (ferric ion)kecuali besi fosfat merupakan akselerator untuk ditambahkan pada semen untuk aplikasi sebagai shotcrete atau mortar yang diaplikasikan secara manual. Pada paten ini tidak diklaim kuat tekan yang dicapai produk pada interval waktu tertentu.

Pada tahun 1984 Richard Miller memperoleh hak paten bernomor US Patent 4,501,830 dengan judul: Rapid-set lightweight cement. Dalam paten tersebut diklaim bahwa suatu produk semen ringan dapat dibuat dari campuran semen konvensional, debu silika (silica fume), abu terbang cenosphere, partikel SiO2 dan epoxy sebagai akselerator. Produk ini diklaim dapat mencapai kepadatan 90 pon/kaki3 dalam waktu 1 jam serta kuat tarik sebesar 600 psi dan kuat tekan sebesar 6000 psi dalam waktu 24 jam.

Ashish Dubey dalam US Patent 6,641,658 dengan judul: Rapid setting cementitious composition mengklaim suatu komposisi campuran yang terdiri dari 35-90 % berat Portland cement ASTM type III; 0-55 % berat pozolan; 5-15 % berat semen alumina dan 1-8 % berat kalsium sulfat anhidrat dapat mengeras dalam waktu singkat untuk dipergunakan dalam pembuatan papan semen. Pada paten ini juga tidak diklaim kuat mekanis produk pada suatu interval waktu.

Marianela Perez-Pena dan rekan mengajukan permohonan paten dengan nomor EP 1532080 dan US 1,670,427 pada tanggal 6 Juni 2007 dengan judul: Very fast setting cement composition. Mereka mengklaim bahwa penambahan senyawa alkanolamine dan fosfat pada campuran / slurry semen Portland, abu terbang, gipsum dan air dengan suhu minimal 90oF  dapat mempercepat pengerasan (setting) dan meningkatkan kuat tekan mula. Metode ini diaplikasikan pada pembuatan papan semen. Pada paten ini tidak diklaim kuat tekan yang dicapai pada interval waktu tertentu.

Invensi ini menyediakan pasta semen nonkonvensional (non-Portland) geopolimer tanpa akselerator dan metode pembuatannya. Pasta semen sesuai invensi ini cepat keras dan mencapai kuat tekan sebesar 4 MPa sampai dengan 46 MPa bergantung suhu curing yang dari suhu ruang (28oC) sampai 150oC dan waktu curing antara 4 jam sampai dengan 24 jam. Secara umum, kuat tekan meningkat dengan naiknya suhu dan waktu curing.

Baca Juga : Kebijakan Industri Nasional

Beton Geopolimer

Geopolimer merupakan material ramah lingkungan yang biasa dikembangkan sebagai alternatif pengganti beton semen di masa mendatang.

Sebagai terobosan baru, kini berhasil ditemukan jenis material beton baru “Geopolimer” yang konon lebih ramah lingkungan. Karena, material ini tersusun dari sintesa bahan-bahan alam non organik melalui proses polimerisasi.

Bahan dasar utama pembuatan beton geopolimer, adalah bahan yang banyak mengandung silikon dan alumunium. Unsur-unsur ini, diantaranya banyak terdapat pada material buangan hasil sampingan industri, seperti abu terbang (fly ash) sisa pembakaran batu bara.

Selama ini, karena ukuran partikelnya yang kecil dan mudah berterbangan di udara, abu terbang lebih banyak dimanfaatkan sebagai bahan timbunan. Kalau penimbunannya dilakukan sembarangan, akan berpotensi mengancam kelestarian lingkungan. Karena, partikel partikel logam berat yang dikandungnya dengan mudah larut mencemari sumber-sumber air.

Untuk melarutkan unsur-unsur silikon dan alumunium, serta memungkinkan terjadinya reaksi kimiawi, digunakan larutan bersifat alkalis. Material geopolimer ini jika digabungkan dengan agregat batuan, akan menghasilkan beton geopolimer tanpa perlu semen lagi.

Geopolimer lebih ramah lingkungan, karena selain dapat menggunakan bahan pembuangan industri, proses pembuatannya juga tidak perlu energi, seperti pada proses pembuatan semen hingga suhu 800° C. Cukup dengan pemanasan 60° C selama sehari penuh, maka bisa dihasilkan beton berkualitas tinggi.

Dari hasil riset yang telah dilakukan selama ini menunjukkan, bahwa beton geopolimer memiliki sifat-sifat teknis, seperti kekuatan dan keawetan yang tinggi. Sebuah perusahaan beton pracetak di Australia, bahkan sudah mulai memproduksi prototipe beton geopolimer pra-cetak dalam bentuk bantalan rel kereta, pipa beton untuk saluran pembuangan air kotor dan lainnya.

Baca Juga : Revitalisasi Industri Gula Indonesia

Postingan Terkait :

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

+ 46 = 52