PENDAHULUAN
Kaolin atau “Kaolinite” termasuk jenis mineral clay dengan formula Al2O3.2SiO2.2H2O. Nama kaolin berasal dari bahasa Cina “Kau-Ling” yaitu suatu daerah di Cina yang banyak mengandung mineral ini. Kaolin mengandung SiO2 sekitar 50 %, oleh karena itu kaolin dapat digunakan sebagai sumber SiO2 untuk pembuatan silika gel. Silika gel berupa padatan amorf dan berpori yang terbentuk dari proses polimerisasi asam silikat dan mempunyai sifat inert, netral, luas permukaannya besar, dan memiliki daya adsorpsi besar. Oleh karena itu silika gel banyak digunakan sebagai adsorben anorganik, penyerap air, dan sebagai fasa diam pada kromatografi lapisan tipis dan kromatografi gas Pada umumnya hampir semua logam transisi dapat digunakan untuk katalis, karena logam transisi kaya akan elektron, telah mengisi orbital 3d dan memiliki elektron tidak berpasangan sehingga mudah berikatan dengan atom lain. Salah satunya adalah logam Ni yang mempunyai konfigurasi elektron [Ar] 3d84s2 yang banyak digunakan sebagai katalis hidrogenasi alkena. Katalis logam nikel mempunyai aktivitas dan selektivitas yang baik dalam suatu reaksi, namun fasa aktif katalis nikel sendiri tidak memiliki permukaan yang luas, sehingga reaksi menjadi tidak efektif dan efisien karena tidak seluruh pusat aktifnya dapat mengadakan kontak dengan reaktan. Oleh karena itu logam nikel perlu didistribusikan pada suatu permukaan padatan penyangga yang memiliki luas permukaan besar, dan pada penelitian ini telah berhasil dibuat katalis Ni/SiO2, dengan cara impregnasi logam Ni pada matriks silika gel yang disintesa dari kaolin [1-2, 6-12]. Katalis Ni/SiO2 yang dihasilkan juga telah dikarakterisasi dengan XRD, IR, BET dan keasamannya, serta diuji coba pada reaksi hidrogenasi benzena menjadi siklo heksana. Secara geologis kaolin adalah mineral alam dari kelompok silikat yang berbentuk kristal dengan struktur berlapis (gambar 1).
Gambar 1. Struktur kaolinit dan bentuk fisik kaolin Sebagai polimer anorganik, mineral kaolin dikelompokkan sebagai penukarion anorganik yang secara alami dapat melakukan proses pertukaran dengan ion lain dari luar dengan adanya pengaruh air. Kerangka struktur lempung bersitus negatif dan mengikat kation untuk menetralkan muatannya. Muatan negatif ini berasal dari rasio antara silika dan alumina (Si/Al) yang relatif kecil dan permukaan kaolin yang mempunyai gugus oksigen dan hidroksil yang tersembul, sehingga menimbulkan titiktitik bermuatan negatif. Kation yang terikat dapat dipertukarkan oleh kation lain sehingga kaolin berpotensi sebagai penukar kation. Usaha untuk memperoleh kaolin yang bermuatan positif dapat dilakukan dengan proses modifikasi menggunakan surfaktan kationik. Surfaktan terikat pada kaolin melalui pertukaran ion dengan Na+ maupun melalui ikatan molekuler. Surfaktan kation merupakan senyawa organik rantai panjang yang terdiri dari dua bagian yaitu kepala dan ekor. Bagian kepala bermuatan positif dan bersifat hidrofilik sedangkan bagian ekor tidak bermuatan dan bersifat hidrofobik. Surfaktan dapat membentuk misel, monolayer atau bilayer pada permukaan kaolin modifikasi tergantung dari konsentrasi surfaktan yang digunakan (gambar 2).
Gambar 2. Konsep monomer bilayer dan serapan misel pada permukaan mineral Di bawah konsentrasi kritis misel (KKM), akan terbentuk monolayer dan di atas KKM terbentuk bilayer. Adanya muatan positif dan sifat hidrofobik pada kaolin modifikasi diharapkan dapat memberdayakan dan meningkatkan efisiensi kaolin yang semula hanya sebagai adsorben kation dapat digunakan sebagai adsorben anion dan adsorben molekul non polar. Hal ini terutama bila dikaitkan dengan aplikasi kaolin untuk penanganan air limbah yang di dalamnya tidak hanya mengandung kation, tetapi juga anion dan molekul non polar. Modifikasi permukaan mineral dengan surfaktan telah banyak dilaporkan dalam literatur seperti pada permukaan klinoptilolit dan zeolit A. Surfaktan kationik dilaporkan memiliki kapasitas adsorpsi yang tinggi dan dapat meningkatkan kapasitas tukar anion seperti kromat, sulfat, fosfat dan arsenik. Industri yang menggunakan Kaolin, bahan dasar yang sebenarnya digunakan adalah senyawa Anhydrous aluminum silicate dan Crystalline Silica (quartz), besarnya adalah sebagai berikut: Anhydrous aluminum silicate (calcined kaolin clay) digunakan sebesar 88-93 %. Quartz (crystalline silica) digunakan sebesar 7-12 %. PROSES PEMBENTUKAN KAOLIN dengan PROSES HIDROTERMAL ALTERASI Proses pembentukan kaolin (kaolinisasi) dapat terjadi melalui proses pelapukan dan proses hidrotermal alterasi pada batuan beku felspartik. Endapan kaolin ada dua macam, yaitu: endapan residual dan sedimentasi. Pengeringan pada suhu 550-600oC akan menghasilkan disorder metakaolin Al2Si2O7 dengan terus kehilangan gugus hydroxyl (-OH) ketika suhu mencapai 900oC. Pemanasan 925-950oC metakaolin berubah menjadi aluminium silicon Si3Al4 O12 atau:
2 Al2Si2O7 → Si3Al4O12 + SiO2, pemanasan hingga 1050oC fasa Si3Al4O12 berubah menjadi mullite , 3 Al2O3. 2SiO2 dan Kristal Cristobalite : 3Si3Al4O12 → 2 Si Al6O13 + 5SiO2 IDENTIFIKASI BAHAYA TLV atau yang lebih dikenal dengan Threshold Limit Values mengandung arti bahwa kadar konsentrasi kimia yang diizinkan bagi pekerja yang mampu dari hari ke hari pekerja tersebut tidak terganggu. Menurut the American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH), The Threshold Limit Value (TLV) adalah tingkat suatu zat kimia yang diyakini seorang pekerja dapat terpapar setiap hari untuk bekerja seumur hidup tanpa efek yang merugikan kesehatan. Satuan dasar untuk TLV adalah ppm dan mg / m3 , sedangkan untuk gas adalah ppm = (mg / m ^ 3) * 24,45 / berat molekul (dengan cacatan formula ini tidak berlaku untuk airborn partikel) Tiga jenis zat kimia TLVs didefinisikan: 1. Time Weighted Average (TLV-TWA) Menunjukkan ambang batas nilai paparan dimana tidak akan mengalami gangguan pada pekerja adalah diizinkan selama 8jam/hari dimana jadwal kerja selama 40jam/minggu. 2. Short-Term Exposure Limit (TLV-STEL) Menunjukkan ambang batas nilai paparan dimana tidak akan mengalami gangguan pada pekerja adalah diizinkan selama 15 menit dimana tidak dapat diulang/terpapar sebanyak 4 kali perhari. 3. Ceiling (TLV-C) Menunjukkan eksposur mutlak batas yang tidak boleh melebihi setiap saat. Vapor Hazard Ratio (VHR) adalah perhitungan ratio yang menunjukkan batas konsentrasi uap serta tekanan yang mampu menyebabkan keakaran akibat percikan api dari senyawa atau zat tersebut. atau dalam kata lain VHR adalah banyaknya konsentrasi uap senyawa atau zat di udara yang mampu mengganggu keselamatan pekerja (toxic maupun pemicu kebakaran).Nilai
VHR yang tinggi menyebabkan senyawa atau zat tersebut dapat terbakar dengan mudah. Selain itu, VHR yang tinggi juga menyebabkan tingkat toxic yang tinggi senyawa atau zat tersebut. Karena Kaolin merupakan senyawa yang dibangun oleh dua senyawa lainnya, Anhydrous aluminum silicate dan Crystalline Silica, maka identifikasi bahaya yang dilakukan merinci.
Secara umum, identifikasi bahaya berdasarkan nilai TLV untuk senyawa Kaolin adalah sebagai berikut: TLV – TWA
Untuk TLV- TWA pada senyawa Kaolin secara umum, diberikan nilai maksimal jumlah yang terdapat di udara berdasarkan waktu pemaparan yang terjadi. Untuk pemaparan 8 jam, nilai TLV-nya bisa 2, 15 dan 5 mg/m3, tergantung dari jenis debu yang dihasilkan apakah debu kasar yang biasanya terdapat di lantai, atau debu yang ringan dan sangat mudah beterbangan di ruangan. Kemudian untuk pemaparan 10 jam, batas nilai ukuran debu yang diperbolehkan adalah 10 dan 5 mg/m3. Meskipun kini jam kerja telah dibatasi menjadi 8 jam per hari, nilai ambang batas untuk waktu paparan 10 jam diantisipasi bagi pekerja yang melakukan lembur. 2. TLV-C Untuk TLV - Ceiling pada senyawa Kaolin secara umum, belum diberikan identifikasi ambang batas. Namun, telah dilakukan identifikasi pada senyawa silica (salah satu pembentuk Kaolin), ambang batas yang diizinkan adalah sampai dengan 5 mg / m3. 3. TLV-STEL Untuk TLV-STEL pada senyawa Kaolin secara umum, belum diberikan identifikasi ambang batas baik dari OSHA, ACGIH, maupun NIOSH. 4. TLV-Vapor Hazard Untuk TLV-Vapor Hazard pada senyawa Kaolin secara umum, tidak terdapat bentuk uapnya. EVALUASI SIFAT BAHAYA Emergency Overview Berdasarkan SAF-T-DATA Ratings, evaluasi potensi bahaya untuk senyawa Kaolin secara umum adalah sebagai berikut: Health Rating
Apa yang dimaksud tingkat kesehatan (health rating) adalah tingkatan senyawa Kaolin untuk berpotensi mengganggu kesehatan. Nilai dari tingkatan ini adalah 1, yang menandakan bahwa ancaman bahaya dari paparan Kaolin tidak terlalu bahaya atau sedikit berbahaya. Flammability Rating Tingkat kemudahan terbakar dari senyawa Kaolin adalah 0. Hal ini menandakan bahwa senyawa ini tidak mudah terbakar, karena jika dipanaskan sekali pun hingga temperature ribuan derajat Celcius, akan berubah menjadi senyawa bermaterial keras dan kuat. Reactivity Rating Senyawa Kaolin bukanlah termasuk senyawa yang mudah terbakar apalagi bereaksi dengan mudah, sehingga tingkat kemudahan bereaksi Kaolin adalah 0. Contact Rating Senyawa Kaolin memiliki nilai tingkatan kontak rendah yaitu 1. Hal ini menandakan bahwa senyawa ini jarang berkontak langsung dengan manusia, melihat partikel terkecilnya berukuran masih cukup besar, sehingga tidak sebesar ancaman jika ukuran partikelnya sangat kecil yang biasanya memudahkan kontak dengan manusia melalui saluran pernapasan dan kulit. Potential Health Effects Inhalation Inhalasi bentuk debu dapat menyebabkan iritasi pada saluran pernapasan, tetapi tidak secara cepat mematikan. Ingestion Sangat besarnya jumlah yang tertelan akan mengakibatkan gangguan gastrointestinal. Skin contact Hanya berada di permukaan kulit, besarnya tidak cukup mampu memasuki pembuluh darah di bawah kulit, dan tidak berefek samping.
Eye contact Tidak terlalu memberikan efek samping yang berbahaya, tetapi iritasi yang disebabkan oleh debu dapat berupa iritasi mekanis. Chronic exposure Paparan berlebihan dapat merangsang fibrosis pada jaringan paru-paru yang kronis dan granuloma pada rongga perut. Aggravation of Pre-Existing Condition Belum dapat diidentifikasi sampai saat ini. Fire Fighting Measures Senyawa Kaolin tidak berpotensi menyebabkan bahaya kebakaran dan ledakan (eksplosif) karena merupakan senyawa yang sangat lembam. Stability and Reactivity Stabilitas Kaolin bersifat stabil di bawah kondisi penggunaan dan penyimpanan yang baik. Bahaya dekomposisi produk Tidak terdapat bahaya dari dekomposisi produk. Bahaya polimerisasi Tidak dapat membentuk polimer dengan polimerisasi. Toxicology Pesticide Action Network (PAN) Bad Actor Pesticides adalah bahan kimia Kaolin yang memiliki satu atau lebih kriteria sebagai berikut: sangat akut beracun, cholinesterase inhibitor, yang dikenal / mungkin karsinogen, yang dikenal polutan air tanah atau dikenal reproduksi atau perkembangan racun.
PEMAKAIAN SENYAWA Terdapat beberapa jenis industri yang menggunakan senyawa Kaolin di dalam proses produksinya. Berikut ini merupakan contoh nyata pemakaian senyawa Kaolin di dalam industri: 1. Industri kertas 2. Industri cat dan tinta 3. Industri keramik dan material konstruksi 4. Industri plastik 5. Industri obat-obatan dan kosmetik 6. Industri agrikultur Sebelum membahas lebih jauh mengenai penggunaan senyawa Kaolin di dalam industri-industri tersebut, akan dijelaskan dua macam cara pemrosesan purifikasi Kaolin dari pengotornya yang berupa iron oxides, rutile, silica, feldspar, mica, sulfides, dan bahan organik lainnya. Pengotor ini berasosiasi dengan Kaolinite, sebuah mineral utama, yang terdapat di dalam Kaolin atau China Clay ini. Kedua jenis purifikasi tersebut adalah: Pemrosesan kering; lebih sering digunakan untuk memproses Kaolin sebagai bahan campuran keramik dan material struktur (proses murah) Pemrosesan basah; lebih sering digunakan untuk memproses Kaolin sebagai bahan campuran kertas, plastik, cat, tinta, pasta gigi dan kosmetik (proses mahal karena menuntut kemurnian yang tinggi) Pemrosesan senyawa Kaolin sebagai campuran pada industri: 1. Kertas Pada industri kertas, senyawa Kaolin digunakan pada proses pemberian filter di dalam bulk kertas, dan sebagai pelapis kertas. Alasan digunakannya senyawa ini adalah karena sifatnya yang berwarna putih, abrasivitas yang rendah, dan bersifat kimia yang lembam. Pemberian senyawa ini dimaksud untuk mengurangi jumlah pulp kayu yang mahal, meningkatkan sifat optik dari kertas, dan memperbaiki sifat cetak kertas.
2. Cat dan tinta Penggunaan senyawa Kaolin pada industri cat dan tinta adalah untuk meningkatkan kecerahan warna cat dan tinta. Pemrosesan dilakukan dengan mencampurkan senyawa ke dalam cairan cat atau tinta tersebut. Senyawa Kaolin dalam bentuk terhidrasi atau terkalsinasi dapat meningkatkan sifat optik dan sifat mekanik dari cat. Sifat senyawa ini juga memberikan penambahan kelenturan pada produk, sehingga mempengaruhi sifat mekanik cat yang tahan terhadap pemuaian karena panas matahari. Senyawa Kaolin juga bermanfaat di dalam industri pigmen untuk menggantikan pigmen TiO2 dalam pewarnaan. 3. Keramik dan material konstruksi Sifat senyawa Kaolin yang dilakukan pemanasan pada temperatur melebihi 10000C, mengakibatkan senyawa ini mengalami konversi menjadi mulit dan gelas, di mana sifatnya menjadi kaku dan kuat. Karena kekerasannya maka dapat digunakan sebagai peralatan rumah tangga, keramik, dan material konstruksi. Sifat kekerasan ini juga disebabkan oleh adanya kandungan ion besi dan titanium di dalam senyawa Kaolin. 4. Plastik Senyawa Kaolin digunakan sebagai campuran di dalam industri plastik dengan tujuan untuk meningkatkan kelembutan permukaan, stabilitas dimensional dan ketahanan terhadap serangan zat kimia dari plastik, untuk cracking selama proses polimerisasi dan selama proses pencetakan. Selain itu pada aplikasi PVC, fungsi utama senyawa Kaolin adalah untuk meningkatkan sifat elektrik dari PVC. Kemudian terdapat pula manfaat senyawa ini pada pembuatan plastic film, yaitu meningkatkan kualitas penyerapan terhadap cahaya infra merah. 5. Obat-obatan dan Kosmetik Manfaat Kaolin pada bidang obat-obatan adalah pada Kaolin jenis BPLK (British Pharmacopeia Light Kaolin) dan pada Heavy Kaolin, yaitu sebagai obat untuk mengatasi masalah pencernaan. BPLK juga merupakan campuran yang tergolong zat aditif yang terkandung pada produk diet, plaster, bedak kaki, dan treatment bagi kelainan paru-paru. 6. Agrikultur Pada industri agrikultur yang dimaksud adalah pada industri pembuatan pengontrol hama,
insektisida, dan pestisida. Proses pada pabrik agrikultur ini mengubah senyawa Kaolin menjadi partikel-partikel yang dikemas dan kemudian dijual. Pemakaian pada tanaman dapat dicontohkan pada tanaman anggur, dengan mencampurkan partikel tersebut dengan cairan sticker speader dan kemudian disemprotkan pada tanaman dan buah-buahan yang ingin terlindung dari hama. Cara kerja dari Kaolin ini adalah memberikan lapisan film pada daun dan buah sehingga bagi hama jenis serangga yang memakannya akan teracuni. USAHA PENGENDALIAN Perlindungan Pernapasan: Apabila paparan tidak dapat direduksi dibawah batas TLV, maka dapat digunakan alat respirator individu yang disetujui oleh NIOSH untuk menghadapi debu crystalline silica. Selain itu menggunakan faktor perlindungan (assigned protection factor atau APF) yang mencukupi untuk mereduksi paparan kepada pekerja dibawah batas yang dibolehkan. Nilai APF adalah nilai antisipasi minimum untuk acuan dari perlindungan yang diberikan oleh berbagai tipe alat respirator. Contohnya, nilai APF = 10 berarti bahwa alat respirator harus dapat mereduksi konsentrasi udara dengan partikulat sebesar faktor 10. Sehingga jika tempat kerja memiliki konsentrasi partikulat sebesar 150 ug/m3, maka respirator dengan APF 10 dapat mereduksi konsentrasi partikulat sebesar 15 ug/m3. Perlindungan Mata/Wajah: Apabila dapat terjadi kontak dengan mata, maka diperlukan pemakaian kacamata pengaman (safety glasses) dengan pelindung samping. Perlindungan Kulit: Gunakan sarung tangan yang tahan bahan kimia (seperti latex atau neoprene), dan pakaian pelindung untuk meminimasi kontak dengan kulit. Bahan ini dapat menimbulkan kulit yang kering. Perlu dipelihara hygiene industri yang baik, khususnya untuk pekerja yang mengalami dermatitis atau kulit sensitif. Ventilasi Ventilasi harus cukup untuk menjaga suasana di tempat kerja di bawah airborne exposure limit (TLV). Sistem ventilasi yang digunakan adalah jenis ventilasi pembuangan lokal. Alasan lebih diusulkan pemakaian ventilasi lokal adalah karena ventilasi ini lebih dapat mengontrol emisi dari kontaminan pada sumbernya dan mencegah penyebaran ke area kerja umum.
