a. Pengertian Pengertian leaching
Leaching adalah peristiwa pelarutan terarah dari satu atau lebih senyawaan dari suatu campuran padatan dengan cara mengontakkan dengan pelarut cair. Pelarut akan melarutkan sebagian bahan padatan sehingga bahan terlarut yang diinginkan dapat diperoleh. Metode ini memiliki 3 variabel penting, yaitu temperatur, area kontak dan jenis pelarut. Istilah leaching sering dirancukan dengan sebutan ekstraksi, demikian pula alatnya sering dirancukan sebagai ekstraktor. Untuk memahami konsep leaching maka sangat penting untuk memahami kesetimbangan fasa padat-cair. Teknologi leaching biasanya digunakan oleh industri logam untuk memissahkan mineral dari bijih dan batuan (ores). Pelarut asam as am akan membuat garam logam terlarut seperti leaching Cu dengan medium H2SO4 atau NH3. Contoh operasi ini adalah pemisahan emas dari bentuk padatan berongga dengan menggunakan larutan HCN atau H2SO4. Industri gula juga menggunakan prinsip leaching saat memisahkan gula dari bit dengan menggunakan air sebagai pelarut. Industri minyak goreng menggunakan prinsip operasi ini saat memisahkan minyak dari kedelai, kacang, biji matahari dan lain-lain dengan menggunakan pelarut organik seperti heksana, aseton atau eter. Industri farmasipun menggunakan teknologi ini untuk mengambil kandungan obat dari dedaunan, akar dan batang tumbuhan. Konsep dasar leaching tidak hanya berlaku dalam dunia industri, tapi juga terjadi di lingkungan sehari-hari seperti erosi unsur hara oleh air hujan atau ata u ketika sedang menyeduh teh/kopi. Secara umum leaching dapat dibagi 2, yaitu: 1. Percolation (liquid added into solids). Pada metode ini pelarut dikontakkan dengan padatan melalui proses tunak ataupun tak tunak. Metode ini lebih banyak digunakan untuk pemisahan campuran padat-cair di mana jumlah padatan jauh lebih besar daripada fasa cair. 2. Dispersed Solids (Solids added into liquid). Pada metode ini padatan dihancurkan terlebih dulu menjadi pecahan kecil sebelum dikontakkan dengan pelarut. Metode ini begitu populer karena tingkat kemurnian hasil yang tinggi sehingga dapat mengimbangi biaya operasi pemisahan yang juga tinggi. ti nggi.
b. Prinsip Kerja
Operasi leaching bisa dilakukan dengan sistem batch, semibatch ataupun continue. Operasi ini biasanya dilakukan pada suhu tinggi untuk meningkatkan kelarutan solut di dalam pelarut. Untuk meningkatkan performance, sistem aliran dapat dibuat secara co-current ataupun counter current. Setelah operasi leaching selesai, pemisahan fasa padat dari fasa cair dapat dilakukan dengan operasi seddimentasi, filtrasi atau sentrifugasi. Pemissahan sempurna hampir tidak mungkin dilakukan karena adanya kesetimbangan fasa, di samping secara mekanis sangat sulit untuk mencapainya. Oleh karena itu akan selalu adda bagian yang basah atau air yang terperangkap di dalam padatan. Perhitungan dalam operasi ini melibatkan 3 komponen, yaitu padatan, pelarut dan solut. Asupan umumnya berupa padatan yang terdiri dari bahan pembawa tak larut dan senyawa dapat larut. senyawa dapat larut inilah yang biasanya merupakan bahan atau mengandung bahan yang diinginkan. Bahan yang diinginkan akan larut sampai titik tertentu dan keluar dari ekstraktor pada aliran atas, sementara padatan keluar pada aliran bawah. Sebagaimana disebutkan di atas, aliran bawah biasanya basah karena campuran pelarut/solut masih terbawa juga. Bagian atau persentase solut yang dapat dipisahkan dari padatan basah/kering disebut sebagai rendemen. c. Perlakuan Awal
Sebelum operasi leaching dikerjakan, ada beberapa hal yang harus dilakukan terhadap padatan agar memperoleh rendemen yang tinggi. Perlakuan awal terhadap padatan ini sangat tergantung pada jenis padatannya. Bahan organik dan anorganik akan bergantung pada kontak pelarut dengan solut, sehingga perlu perlakuan awal untuk memperluas permukaan kontak. Umumnya hal yang dilakukan adalah memperkecil ukuran padatan (grinding). Grinding ini bisa dilakukan pada batuan atau tanah. Sedangkan untuk bahan yang berasal dari sel hidup seperti tanaman ataupun dari hewan, perlakuan awalnya tidaklah ssama. Hal ini disebabkan bahan yang diinginkan berada di
dalam sel dan akan sangat sulit dan memakan waktu untuk memecah bagian tumbuhan dan hewan sampai ke ukuran sel. Oleh sebab itu untuk kasus seperti ini perlakuan wal yang biasa dikerjakan cukup dengan membelah hingga pelarut mudah mendorong solut dan dinding sel menahan albumin dan koloid lain yang tidak diinginkan. Untuk bahan nabati, perlakuan awalnya adalah dengan mengeringkan dedaunan atau bagian tumbuhan lain yang akan digunakan. Proses pengeringan dapat menghancurkan dinding sel sehingga selanjutnya minyak nabati dapat terkases oleh pelarut. d. Perhitungan Desain
Untuk membuat suatu model dari sistem leaching maka terlebih dahulu harus dibuat beberapa asumsi agar sistem menjadi ideal. Kelarutan suatu bahan memiliki batas atas yang membatasi seberapa banyak pelarut dapat melarutkannya. Idealnya bahan pembawa bersifat inert jadi tidak akan terbawa pada aliran atas. Ini adalah asumsi yang cukup aman, walaupun pada kenyatannya harus dipertimbangkan adanya ikutan flek padatan dalam jumlah relatif kecil pada aliran atas dari tahap pertama. Tahap pencampuran antara padatan dan pelarut adalah tahap yang kritis. Umumnya dibuat asusmsi pencampuran sempurna sebagaimana halnya dalam mengasumsikan tahap kesetimbangan. Dengan asumsi-asumsi tersebut berarti seluruh cairan dalam suatu tahap memiliki komposisi yang sama, demikian juga dengan komposisi aliran atas dan cairan yang terbawa ke aliran bawah adalah sama persis. Inilah yang disebut sebagai larutan seragam. Asumsi ini akan menyebabkan kurva kesetimbangan linear. Jumlah cairan yang terikut bersama padatan dalam aliran bawah juga perlu dihitung. Cara termudah adalah dengan asumsi aliran bawah larutan konstan, yang berarti bahwa setiap tahap memiliki rasio larutan terhadap padatan yang tetap dan sama pada aliran bawah. Lebih umum lagi, jumlah larutan pada aliran bawah tergantung pada sifat larutan yang bergantung pada komposisi. Jumlah larutan memberi pengaruh sifat lengket dari larutan. Karena itu pembuatan data draining atau pencucian biassa dilakukan, yaitu perbandingan antara larutan:padatan terhadap komposisi larutan. Data ini kemudian digunakan untuk menentukan sifat dari kurva operasi. (http://muhammadyusuffirdaus.wordpress.com/2012/01/28/leaching/)
Dalam menentukan neraca bahan (massa) terbagi atas dua bagian yaitu: 1. Sistem bertahap tunggal. Dengan metoda ini, pengontakkan antara padatan dan pelarut dilakukan sekaligus dan kemudian disusul dengan pemisahan larutan dari padatan sisa. Cara ini jarang ditemui dalam operasi industri,karena perolehan solute yang rendah. Untuk sistem neraca massa dapat ditulskan sebagai berikut: a) Neraca massa padatan inert B = NF.F = E1.N1 b) Neraca massa solute F.YF + R0.X0 = E.Y2 + R1.X1 c) Neraca massa solvent F (1-YF) + R0 (1-X0) d) Neraca untuk larutan (pelarut + solute) F + R – 0 = E1 + R 1 = M1 di mana M1 menyatakan jumlah campuran secara keseluruha (inert + solute + solvent). Untuk meletakkan titik M ini di dalam koordinat segi empat terlebih dahulu harus dihitung, 2. Sistem bertahap banyak dengan aliran berlawanan Dalam sistem ini aliran bawah dan atas mengalir secara berlawanan. Operasi ini dimulai pada tahap pertama dengan mengontakkan larutan pekat yang merupakan aliran atas tahap kedua dan padatan ”baru”, operasi berakhir pada tahap ke -n (tahap terakhir), di mana terjadi pencampuran antara pelarut ”baru” dan padatan yang berasal dari tahap ke-n (n-1). Dapat dimengerti bahwa sistem ini memungkinkan didapatkannya perolehan solute yang tinggi, sehingga bayak digunakan dalam industri. Neraca massa total untuk larutan: F + Rn1 = R 1 + En = M Adapun reaksi yang terjadi adalah: (Tim Dosen Teknik Kimia, 2009) 1. Pencampuran antara CaO dan H 2O 2. Pencampuran Ca(OH) 2 dan Na2CO3 Ada empat faktor penting yang mempengaruhi laju ekstraksi: (Coulson’s,1955). 1. Ukuran Partikel Ukuran partikel mempengaruhi kecepatan ekstraksi. Semakin kecil ukuran partikel, area terbesar antara padatan dan cairan. Oleh karena itu, kecepatan
tertinggi dari transfer material dan jarak terkecil untuk solute mendifusi antara padatan yang sudah terindikasi, lain masalah pertukaran padatan tidak akan efektif digunakan pada material yang sangat keras jika sirkulasi dari cairan kurang dan pemisahan partikel dari cairan dan drainase residu padatan semakin sulit. Hal yang diinginkan secara umum bahwa range ukuran partikel kecil sehingga partikel lain yang diperlukan kira-kira waktunya sama untuk ekstraksi. 2. Pelarut Pemilihan cairan yang baik adalah pelarut yang sesuai dengan viskositas harus cukup rendah agar sirkulasinya bebas. Sifat pelarut mencakup beberapa hal antara lain: a. Selektivitas Pelarut harus mempunyai selektivitas cukup tinggi artinya kelarutan zat yang ingin dipisahkan dalam pelarut tadi harus besar, sedangkan kelarutan dari padatan pengotor kecil atau diabaikan.
b. Kapasitas Yang dimaksud kapasitas pelarut adalah besarnya kelarutan solute dalam pelarut tersebut. Bila kapasitas pelarut kecil, maka: - larutan jumlah pelarut yang lebih banyak - larutan ekstrak lebih encer - kebutuhan panas untuk evaporator/ pemekatan larutan ekstrak bertambah banyak. c. Kemudahan untuk dipisahkan Untuk penghematan, pelarut dipisahkan dari solute untuk dapat dipakai kembali. Oleh karena itu, pelarut biasanya dipilih yang mempunyai titik didih rendah namun tetap di atas temperatur leaching. d. Sifat-sifat fisik pelarut e. Viskositas dan densitas pelarut akan berpengaruh terhadap pemakaian daya untuk pengadukan. 3. Temperatur Pada banyak kasus, kelarutan material yang akan diekstraksi akan meningkat dengan temperatur yang diberikan pada kecepatan tinggi dari ekstraksi. Koefisien difusi yang diharapkan meningkat bersamaan dengan meningkatnya temperatur dan akan menambah kecepatan ekstraksi.
4. Faktor Pengaduk Dalam operasi leaching, laju putaran dan lama pengadukan merupakan hal yang mempengaruhi operasi ekstraksi. Semakin cepat laju putaran, partikel akan semakin terdistribusi dalam pelarut sehingga permukaan kontak meluas dan dapat memberikan kontak dengan pelarut yang diperbaharui terus. Begitu pula semakin lama waktu pengadukan berarti difusi dapat berlangsung terus dan lama pengadukan harus dibatasi pada harga optimum agar konsumsi energi tidak terlalu besar. Pelarutan merupakan peristiwa penguraian suatu zat menjadi komponennya baik berupa molekul-molekul, atom-atom ataupun ion-ion karena pengaruh pelarut cair yang mencakupinya. Pertikel-pertikel yang terlarutkan ini terkumpul di antara permukaan-permukaan (interface) padatan dan pelarut. Bila peristiwa pelarutan masing-masing terus terjadi, maka akan terjadi difusi partikel-partikel solute dari lapisan antar-fasa menembus lapisan permukaan pelarut dan masuk ke dalam badan pelarut di mana solute didistribusikan merata. Sifat-sifat pelarut mencakup beberapa hal : (Jobsheets, 1991). 1. Selektifitas Pelarut harus mempunyai selektifitas tinggi artinya kelarutan zat yang ingin dipisahkan dalam pelarut tadi harus besar sedang kelarutan dari padatan pengotor harus kecil atau diabaikan. 2. Katasitas Besarnya kelarutan solute dalam pelarut tersebut. 3. Kemudahan untuk dipisahkan Untuk penghematan, pelarut dipisahkan dari solute untuk dapat dipakai kembali. Biasanya dengan cara evaporasi atau distilasi. 4. Sifat-sifat fisik pelarut Viskositas dan densitas pelarut akan berpengaruh pada pemakaian daya untuk pengadukan. Selain itu viskositas akan berpengaruh pada pemisahan mekanik. (http://hanasoraya.blogspot.com/2009/10/leaching_30.html)
