p-ISSN 1907-9850

e-ISSN 2599-2740

KARAKTERISASIxBATUbKAPURxALAMfBUKITgJIMBARAN BALI

Y. Ulfa, *A. A. B. Putra, dan I N. Simpen

Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana

Jalan Kampus Unud-Jimbaran, Jimbaran-Bali, Indonesia

*Email: bawa_putra@unud.ac.id

ABSTRAK

Penelitian ini mengenai karakterisasi batu kapur alam daerah Bukit Jimbaran, Bali. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari komposisi kimia dan morfologi mikro batu kapur Bukit Jimbaran.Penelitian dilakukan dalam tahapan berikut, yaitu batu kapur digerus sampai halus, selanjutnya diayak dengan ayakan ukuran 0,25-0,50 mm. Batu kapur yang telah halus dipanaskan menggunakan oven pada suhu 100oC selama 24 jam, kemudian dilanjutkan dengan analisis menggunakan FTIR, XRD dan SEM. Spektra FTIR menggambarkan secara dominan adanya gugus fungsi O-H, C-H, dan C-O dan di dalamnya memiliki komposisi CaCO3 dan CaO. Batu kapur Bukit Jimbaran hasil pengukuran kristal CaO dengan menggunakan persamaan Scherrer adalah 51,39 nm. Pengamatan menggunakan SEM menunjukkan morfologi mikro berbentuk bunga (vaterit).

Kata kunci: batu kapur, Scherrer, CaCO3, CaO, vaterit

ABSTRACT

This research is about the characterization of naturar limestone in the Bukit Jimbaran area of Bali. The aim of this research was to learn chemical composition and micromorphology of Bukit Jimbaran limestone. The research was conducted in sequential steps as described below i.e. the limestone was grinded and sieved in size of 0.25-0.50 mm. Fine limestone, then was heated by using oven at 1000 C for 24 hours and analyzed by FTIR, XRD and SEM. The Spectra of FTIR showed that O-H, C-H, and C-O were dominantly functional groups, which composed CaCO3 and CaO. The results of CaO crystal measurements using Scherrer equation is 51,39 nm. Micromorphology observation by using SEM showed size shaped (vaterite) of Bukit Jimbaran limestone.

Keywords: Limestone, Scherrer, CaCO3, CaO, vaterite

PENDAHULUAN

Batuxkapurxmerupakan salah satu mineral yangxxsangatxxmelimpahxxdixxIndonesia dan merupakan salah satu bahan utama dalam pembuatan keramik, bahan perekat dalam industri, dan bahan baku semen.

Batuxkapurxxadalahxxbatuanxpadatxyang mengandungxbanyakxkalsiumxkarbonat (Lukman, et al., 2012) yang merupakan material metastabil karena dalamxxwaktuxxtertentuxxdapatxberubah menjadixkalsitx (Sucipto, et .al., 2007).

Mineralxxyangxxterkandungxxdalamxbatu kapurxsebagianxbesarxmineralxkalsium karbonat (CaCO3)xyaituxsekitarx95%,xdimana kandungan kalsium karbonat ini dapat diubah menjadi kalsium oksidaxdenganxkalsinasi,xsehinggaxlebihxxmudah dimurnikanxuntukxmendapatkanxkalsiumnyaxidan

hasilxpemurnianxinixdapatxidimanfaatkanxxdalam bidangxkesehatan,xxyaknixxdalamxaplikasi klinis untuk penelitian dibidang medis dan perkembang-anxdalamxpembuatan biomaterial sehingga mendapatkan nilaixekonomis (Gusti, 2008).

Noviyanti,xetxxal.xx(2015)xmelakukan penelitian karakterisasi ikalsiumikarbonati(CaCO3) darixxbatuxkapurxKelurahanxxTellu,xberlokasixdi Kelurahan Tellu Limpoe Kecamatan Suppa dengan metodexkalsinasixselama 4xjamxpada variasi suhu 550,x650,xdanx750oC. Hasil penelitian menyatakan bahwa semakin tinggi suhu, kadar kalsit semakin rendah dan fasa yang terbentukxsemakin banyak. Hal ini terbukti darixkarakterisasi CaCO3 hasil kalsinasi menggunakanxXRD   (X-Ray

Difraction) menunjukkan fasa kalsit yang diperolehxuntuk masing-masingxsuhuxyaitu 98,8; 92,2; dan 84,0%, dimana jugaxterbentuk CaO

padaxsuhuxkalsinasi    750oCxakibatxbatuxkapur

mengalami dekomposisi karena adanya energi panas. Berdasarkan analisis SEMx(Scanning Electron    Microscopy),xmorfologi    CaCO3

diperoleh menyerupai kubus namun ukuran partikelnyaxxtidakxxmerataxxdanxtidak beraturan disebabkanxadanyaxfaktorxxpengotor. Sedangkan untukxhasilxxanalisisxxEDSxx(Dispersive X-Ray Spectroscopy)xdiperoleh kandunganxkalsium yang terdapatxdalamxbatuxkapurxxcukupxtinggi karena unsur pengotorxkurangxdarix15%.

DaerahxxBukitxxJimbaran,xKuta Selatan, Badung,xBalixmerupakan daerah yang sangat kaya akanxbatuxkapur,xbisaxdikatakanxseluruh daerah tersusunxatasxkapur. Namunxbelum ada penelitian mengenaixkualitasxkapurxdi daerahxini. Bukitxini tersusunxatasxbatuxkapurxyangxsangat melimpah, danxsangat dekat dengan wilayah pantai. Bukit ini terletakxdixbagianxselatanxpulauxBalixyang mana terjadixpengendapanxolehxbatuxxxgamping yang kemudianxmembentukxxdaerahxxBukit Jimbaran (formasi Selatan), sehinggaxwilayahxini memiliki kondisixxgeologixyangxsangatxxberbedaxxdengan wilayah dataran lainnya. Untuk itu perlu dilakukan penelitianxxterhadapxxbatuxxkapurxdaerah Bukit Jimbaranxagarxkekayaanxxalamxdixxdaerah dapat dimanfaatkanxdenganxbaikxdanxmaksimal.

MATERI DAN METODE

Bahan

Bahanxyangxdigunakanxdalamxpenelitian inixadalahxaquadesxdanxserbuk batu kapur daerah Bukit Jimbaran,xKutaxSelatan,xBadung, Bali.

Peralatan

Alatxyangxdigunakan dalamxpenelitian ini antaraxlain : mortar,xgelasxbaker,xneraca analitik, ayakanxxukuranxx0,25-0,5xxmm,xxkertas saring whatman nomorx42,xcawanxporselen, stop watch, oven,xFTIRx(Fourier Transform Infra Red),xdan SEM (Scanning Electron Microscopy).

Cara Kerja

Pengambilan Sampel

Sampelxyang digunakan adalah batu kapur daerahxBukitxJimbaran,xsampelxxdiambil secara

manualxdikawasanxyangxxtelahxdipilih. Sampel diambilxxpadax5xtempatxyangxxberbeda sekitar kawasanxxBukitxJimbaranxxyangxnantinyaxdapat mewakilixseluruhxbatuxkapurxyangxadaxdixBukit Jimbaran.xTeknik pengambilan sampel pada setiap daerahxmengikuti teknik pengambilan sampel dari NebxGuidex(Ferguson,xetxal.,x2007). Selanjutnya sampelxyangxterkumpulxxdigabungxmenjadixsatu sampel.

Preparasi sampel

Sampelxyangxtelahxdiambilxxdibawa ke LaboratoriumxxPenelitianxProgramxStudi Kimia FakultasxMatematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UniversitasxxUdayana.xxxSetelahxxxitu sampel digabungkanxxxmenjadixxxsatu,xxxxlalu dicuci menggunakanxxaquadesxxyangxxbertujuan untuk menghilangkanxpengotorxyangxadaxpada sampel laluxxdikeringkan.xxKemudianxxsampel digerus denganxmortarxsampai halus,xselanjutnya diayak denganxayakan ukuran 0,25-0,50 mm, sehingga diperoleh serbuk halus yang berukuran antara 0,25-0,50 mm. Setelah itu sampel dipanaskan dalam oven dengan temperatur 100oC selama 24 jam untukxmenghilangkan kadar air pada batu kapur.

Karakterisasi batu kapur

Sebanyak 20 gram serbuk batu kapur yang telah dipreparasi dilakukan analisis menggunakan instrument FTIR (Fourier Transform Infra Red) untuk analisis gugusxfungsi batu kapurxdan SEM (Scanning Electron Microscopy) untuk mengetahui morfologixmikroxdarixbatuxkapur.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Karakterisasixmenggunakan spektroskopi infraredxbertujuanxuntukxmengidentifikasi gugus fungsixxyangxterdapatxdalamxbatuxxkapur Bukit Jimbaran.xxSpektra karakteristikxyangxdihasilkan munculxdi daerahx4000-2100 cm-1 dan 1900-400 cm-1. Karakteristik puncak spektra inframerah pada serapan tersebut menunjukkan adanya gusus fungsi OH,xCO,xCH,xdanxCaO,xsepertixxyang terdapat dalamxGambar 1.

1/cm

Gambar 1. Spektra FTIR batu kapur Bukit Jimbaran, Kuta Selatan, Badung, Bali


Tabel 1. Bilangan gelombag (cm-1) karakteristik puncak gugus fungsi batu kapur Alam Bukit Jimbaran, Bali

Nama Sampel              Bilangan gelombang (cm-1) karakteristik puncak gugus fungsi

OH            CH

CO

Batu kapur alam Bukit           3637,75              2358,94

Jimbaran, Bali               3940,57               2513,25

2870,08

2976,16

711,73

873,75

941,26

1012,63

1076,28

1174,65

1394,53

1431,18

1616,35

1793,80

1957,75

BerdasarkanxxGambarxx1,xmaka dapat diketahuixpuncak-puncak pada spektra IR yang terdapat padaxbatu kapurxBukixJimbaran yang menunjukkan daerah gugusxfungsixyangx dijabarkan pada Tabel 1.

BerdasarkanxxTabelxx1xxdapat diketahui adanyaxgugusxOH bonding dengan bentuk puncak yang lebar pada batu kapur di daerah 3637,75 cm-1 danx3940,57 cm-1. Hal inixsesuaixxdengan penelitianxGranados,xetxxal.x(2007) menyatakan bahwaxgugus OH dari Ca(OH)2 tampak pada 3647

cm-1, dan OH bending sebagai absorbsi molekul air pada permukaan padatan muncul pada 1647 cm-1. PenelitianxLiu,xet al.x(2008)xmenyatakan bahwa spektra inframerah Ca(OH)2 ditunjukan dari gugus OH yang muncul pada daerah serapan 4000-3600 cm-1.

Daerahxpada bilangan gelombang 2358,94 cm-1,x2513,25xcm-1,x2513,25xcm-1,x2870,08 cm-1, danx2976,16xcm-1xpada spektra IR batuxkapur merupakan karakteristikxpuncak gugus CH.xMenurut Tang, et al.xx(2011) sampel yang

mengandungxCaOxtampakxdalamxxstretching CH (3000-2800cm-1).

Bilangan gelombang 711,73xcm-1,x873,75 cm-1, 941,26xcm-1, 1012,63cm-1,x1076,28 cm-1, 1174,65 cm-1,x1394,53xcm-1,x1431,18 cm-1,x1616,35 cm-1, 1793,80 cm-1, dan 1957,75 cm-1 merupakanxdaerah karekteristikxgugusxfungsi CO (Karbonil). Hasil penelitian serupa juga diperoleh Tang, et al. (2011) bahwa karakteristik absorbsi CO antara 2000-1500 cm-1xmenunjukkan keberadaanxkalsium karbonat dalam katalis.xPada penelitianxAlbuquerque, et al. (2009), pita absorbsix1600-1400 cm-1 merupakan gugus fungsixkarbonat.xDalam penelitian Alba, et al. (2010),xbendingxkarbonatxterjadi padaxdaerah 1420xcm-1 danx875 cm-1.

Analisis kestabilan thermal batu kapur dilakukan dengan Thermo Gravimetry Analysis (TGA), selain bertujuan untuk analisis kestabilan thermal, TGA juga digunakan untuk mengetahui kandungan pengisi material. Hal ini dapat dilihat dari Thermo Gravimetry Analysis (TGA) pada Gambar 2.

Berdasarkan Gambar 2 dapat dilihat proses pengurangan berat batu kapur dari suhu 0oC sampai 900oC. Berdasarkan gambar di atas dapat diketahui bahwa semakin tinggi pemanasan terhadap material batu kapur semakin mengalami pengurangan berat, hal ini menandakan bahwa pada batu kapur sudah semakin banyak nano partikel yang telah terbentuk. Pada suhu 600oC terlihat pengurangan berat batu kapur sekitar 28% dari berat awal. Hal ini menunjukan sudah semakin banyak unsur penyusun yang hilang dari sampel batu kapur yang telah dikalsinasi. Pada penelitian Eva (2015) bahwa semakin meningkatnya komposisi penambahan abu sekam padi pada suhu dekomposisi 600oC perubahan massa semakin kecil. Hal ini disebabkan semakin banyaknya kandungan nano abu sekam padi maka proses dekomposisi semakin besar, sehingga stabilitas termal semakin baik. Selanjutnya pada suhu 700-900oC semakin terjadi penurunan berat batu kapur. Pada suhu 900oC tidak terjadi lagi penurunan berat sampel batu kapur. hal ini menunjukan bahwa pada suhu 900oC telah terjadi kestabilan pembakaran batu kapur.

Gambar 2. Kurva TGA ( Thermal Gravimetry Analysis ) batu kapur

Analisis kristalisasi nano partikel menggunakan XRD (X-Ray Difraction), yang mana bertujuan untuk identifikasi fasa dan ukuran kristalnya. Dari hasil XRD, didapatkan diffraktogram sampel pada pengukuran 2Ө. Puncak pada sampel batu kapur ditunjukan pada Gambar 3.

Mion ΓJl⅛∣a)(C W’M

Gambar 3. Spektra XRD Kontrol batu kapur

Pada sampel batu kapur didapatkan pada 2Ө = 29,45 yang merupakan karakteristik dari puncak Kristal CaO. Puncak lain masih didapatkan dengan intensitas yang lebih rendah dari puncak CaO yang teridentifikasi sebagai puncak karakteristik dari Kristal CaCO3 yaitu pada 2Ө = 39,47 ( Nakatani, et al., 2009 ). Selain itu pada sampel juga ditemukan puncak sengan intensitas yang sangat rendah yaitu 2Ө = 69,28; puncak ini merupakan puncak dari karakteristik Ca(OH)2 (Ngamcharussrichai, et al., 2010).

Untuk menentukan ukuran nano Kristal, dilakukan perhitungan dengan menggunakan persamaan Scherrer yaitu :

D = -^-

B COS θ

Dari rumus di atas diketahui k merupakan konstanta yang nilainya bervariasi, namun pada penelitian ini nilai k adalah 1,0 karena intensitas yang digunakan adalah 100%. Sedangkan λ adalah panjang gelombang sinar-X yang digunakan yaitu 1,5406 Ȧ, merupakan panjang gekombaang Cu sebagai sember sinar – X, Ө adalah sudut Bragg, dan B adalah FWHM (full width half maximum) yang dipilih. Harga FWHM berbanding terbalik dengan ukiran kristal, jika harga FWHM semakin kecil maka ukuran kristal akan semakin besar.

Berdasarkan persamaan Scherrer dapat diketahui ukuran kristal CaO yang terbentuk adalah : 51,39 nm.

Untuk analisis morfologi mikro batu kapur BukitxxJimbaranxxdigunakanxxSEM (Scanning Electron Microscopy)xxdanxhasilxyangxdiperoleh padaxxkarakterisasixinixxdapatxxdipaparkan pada Gambar 4.

BerdasarkanxxGambarxx4 menunjukkan morfologixpermukaan batu kapur memiliki ukuran yangxcukup besar, dengan bentuk tidak beraturan, kasar, dan padat.xMenurut Saksono, etxal. (2007), Kristalxbatuxkapurxmempunyai tiga bentuk kristal berbeda, yaitu : kalsit, aragonite, dan vaterit. Kalsit berupaxkubusxpadat, vateritxberupa bentuk seperti bunga (flower-like), sedangkan aragonite berbentukxsepertixkumpulanxxjarum. Berdasarkan bentukxxkristalxxpadaxGambarxx2,xmaka dapat diketahuixxsampelxxbatuxkapurxx Bukit Jimbaran memilikixbentuk bunga (vaterit).

Gambar 4. Morfologi mikro batu kapur alam Bukit Jimbaran, Bali

Hasil analisis komposisi kimia batu kapur sebelum kalsinasi dapat dilihat pada Gambar 5.

keV

Gambar 5. Pola difraksi sinar X batu kapur Alam Bukit Jimbaran, Bali

Element

(keV)

Mass%

Atom%

Mass%

Cation

C K 24.44

0.277

15.55

O K 59.54

0.525

50.45

Ca K 16.02 Total 100.00

3.690

34.00

Berdasarkan Gambar 5 dapat diketahui komposisi kimia batu kapur mengandung unsur C : 15,55% ; unsur O : 50,45% dan unsur Ca : 34,00%. Pada sampel batu kapur terlihat masih tingginya kadar unsur C, dan juga kandungan unsur Ca yang cukup rendah yaitu 34,00%. Sedangkan untuk unsur O masih cukup tinggi yaitu sebesar 50,45%, hal ini dikarenakan adanya senyawa Ca(OH)2 dan kadar air yang cukup tinggi pada sampel.

SIMPULAN

Berdasarkanxxpenelitianxxxyang telah dilakukanxdapatxdisimpulkanxbahwaxxbatu kapur BukitxJimbaran memiliki komposisi dominan pada gugusxfungsixO-H,xC-H,xxdanxC-O,xyang mana didalamnyaxbanyakxterdapatxunsurxxCaCO3 dan CaO, untuk ukuran kristal batu kapur setelah dihitung dengan persamaan Scherrer dari data yang diperoleh adalah 51,39 nm. Sedangkan untuk morfologixxmikro batu kapurxBukitxJimbaran memiliki bentuk yang tidak beraturan,xkasar, danxpadat, yang memiliki bentuk seperti bunga (vaterit), serta komposisi kimia batu kapur mengandung unsur C : 15,55% ; unsur O : 50,45% dan unsur Ca : 34,00%.

UCAPANxTERIMAxKASIH

Penulisxmengucapkan terimakasih kepada seluruhxstafxLaboratoriumxProgramxStudixKimia danxxLaboratoriumxPenelitianxTerpadu Fakultas MatematikaxxdanxxxIlmuxxxPengetahuan Alam UniversitasxUdayanaxyang telah membantu dalam kelancaranxxpenelitianxxini, dan penulis juga megucapkanxxterimakasihxkepadaxseluruh pihak yangxmembantu dalam penyelesaian penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

Alba,xA.C.,xSantamaria, J., Merida, J.M., Moreno, T.R.,xMartin,xA.D., Jimenez, L.A.,xand Mairelez,xxT.P.,xx2010,xx Heterogeneous TransesterificationxxProcessesxxby Using CaO Supported on ZincxOxsida asxBasic Catalysts, Catalysts Today, 149 : 281-287

AlbuquerquexMonica CG., Jimenez-Urbistondo I., and Santamaria-Gonzalez Jose, 2008, CaO Supported on Mesoporous Silicas as Basic Catalysts of Transesterification Reaction, Appl Catal A : Gen, 334 : 35-43

Ferguson B.J. and Mabry R.L., 1997, Laboratory Diagnosis. Otolaryngol Head Neck Surg, 117 : 12-26

Granados,xM.L.,xPoves,xM.D.Z.,xxAlonso, D.M., Mariscal, R., Galisteo, F.C., Moreno-Tost, R., Santamaria, J., and Fierro, J.L.G., 2007, Biodisel from Sunflower Oil by Using Activated Calcium Oxsida, Applied Catalysis B : Environmental, 73 : 317-326

Gusti, J.,xx2008,Pengaruh Penambahan Surfaktan PadaxSintesisxxSenyawaxKalsium Fosfat Melalui Metode Pengendapan, Universitas Andalas, Padang

Liu X., He H., Wang Y., Zhu S., and Oiao X., 2008,xTransesterifacationxof Soybean Oil to BiodieselxUsing CaO as a Solid Base Catalyst, Fuel, 87 : 216-221

Lukman,xM.,xxYudyanto,xdanxxHartatiek, 2012, SintesisxBiomaterialxKomposit CaO-SiO2 BerbasisxMaterialxAlamxx(Batuan Kapur Dan Pasir Kuarsa)xDenganxVariasi Suhu PemanasanxDanxxPengaruhnya Terhadap Porositas,xKekerasan,xdan Mikrostruktur, Journal Sains, 2 (1) :

Ngamcharussrichai,  Chawalit,  Nuntashanti,

Pramwit,     Tanachai,     Sithikorn,

Bunyakiat, Kunchana, 2010, Biodiesel Production      Through      Trans

esterification Over Natural Calciums, Fuel Processing Tecnology 91 : 14091515

Noviyanti,xJasruddin, dan Eko,xxH.S., 2015, Karakterisasi Kalsium karbonat (CaCO3) Dari Batu Kapur Kelurahan Tellu Limpoe

Kecamatan Suppa, Sains dan Pendidikan Fisika, 1 (2) : 169-172

Saksono, N., Mubarok, M.H., Widaningroem, R., dan Bismo S., 2007, Pengaruh Medan

Magnet Terhadap Konduktivitas Lartan Na2CO3 dan CaCl2 serta presipitasi dan Marfologi Partikel CaCO3 Pada Sistem Fluida Statis, Jurnal Teknologi, 4: 317323

Sucipto, E., 2007, Hubungan PemaparanxPertikel Debu Pada Pengolahan Batu Kapur Terhadap Penurunan Kapasitas Fungsi Paru, Universitas Diponegoro, Semarang

Tang Y, Meng Mei, Zhang Jie, and Lu yong, 2011, Efficient Preparation of Biodiesel From Rapeseed Oil Over Modified CaO, Applied Energy, 88:2735-2739

73