Teks ini menguraikan secara komprehensif tentang **red mud**, residu dari proses pemurnian bauksit menjadi alumina, utamanya melalui proses Bayer. Red mud dikategorikan berdasarkan metode pengolahannya (Bayer, sintering, atau gabungan) dan memiliki sifat fisik, kimia, serta mineralogi yang kompleks. Ia bersifat basa (pH 10-12,5), berwarna merah kecoklatan akibat tingginya kandungan oksida besi (Fe2O3), memiliki kadar air tinggi (11-29%), dan partikel yang sangat halus (umumnya 10-20 µm). Komposisi kimianya kaya akan oksida logam seperti Al, Fe, Ti, Ca, Na, serta mengandung unsur tanah jarang (REE) dan unsur radioaktif alami. Mineral dominannya meliputi sodalit, goetit, hematit, silika, dan kalsium aluminat. Sifat elektrokimia permukaan, khususnya titik muatan nol (PZC) yang berkisar pH 6,35-8,70, sangat memengaruhi perilaku koagulasi dan flokulasi.
Volume produksi red mud yang signifikan (1-1,5 ton per ton alumina) dan sifat alkalinitasnya menimbulkan tantangan lingkungan, bahkan dikategorikan sebagai bahan berbahaya dan beracun (B3) di beberapa negara. Praktik pembuangan ke laut telah ditinggalkan, dan saat ini red mud disimpan di fasilitas khusus (BRSF) dengan metode lagunasi basah atau penumpukan kering.
Potensi benefisiasi red mud sangat besar, mulai dari material ruah (pengisi lahan, aditif semen/keramik) hingga ekstraksi logam berharga seperti REE, alumina, dan terutama besi, mengingat dominannya oksida besi. Metode benefisiasi besi dibagi menjadi **pemisahan kimia** (pirometalurgi dan hidrometalurgi) dan **pemisahan fisik** (pemisahan magnetik, gravitasi, dan flokulasi selektif).
**Pirometalurgi** (proses suhu tinggi) mencakup pemanggangan reduksi (mengubah oksida besi menjadi magnetit untuk pemisahan magnetik) dan peleburan reduksi (menghasilkan besi kasar pada suhu >1200°C), namun memerlukan energi tinggi. **Hidrometalurgi** (proses suhu rendah) melibatkan pelindian selektif menggunakan asam untuk mendapatkan larutan kaya logam, dengan keuntungan biaya operasional lebih rendah namun tantangan selektivitas dan penanganan asam. Pendekatan **hibrida** yang mengintegrasikan kedua metode atau menambahkan pemisahan fisik di awal sering diusulkan untuk menyeimbangkan efisiensi biaya dan kualitas produk.
**Pemisahan fisik** besi dari red mud bertujuan menghasilkan konsentrat dengan kadar besi lebih tinggi. **Pemisahan magnetik** memanfaatkan perbedaan sifat kemagnetan, namun terkendala partikel halus dan biaya tinggi. **Pemisahan gravitasi** mengandalkan perbedaan berat jenis, namun menghadapi masalah *slime coating*. **Flokulasi selektif** menggunakan reagen (koagulan/flokulan) untuk menggumpalkan partikel halus secara spesifik. Pati (*starch*) dikenal efektif sebagai flokulan selektif untuk mineral besi. Efektivitas flokulasi selektif dipengaruhi oleh karakteristik mineral, sifat flokulan, kondisi *slurry* (pH, suhu), serta waktu dan kecepatan pengadukan.
**Bioflokulasi selektif** adalah inovasi flokulasi selektif yang memanfaatkan bioreagen (mikroorganisme atau metabolitnya seperti *extracellular polymeric substance*—EPS, protein, asam organik). Metode ini lebih ekonomis, ramah lingkungan, dan mudah diperoleh/didaur ulang. Bakteri dari genus *Bacillus sp.* atau *Paenibacillus sp.* sering digunakan karena mampu menghasilkan siderofor (agen pengkelat besi) dan EPS yang memfasilitasi penjembatanan partikel. Penelitian menunjukkan pH cenderung asam hingga netral (pH 4-7) optimal untuk pemisahan besi. Pertumbuhan bakteri dalam kultivasi mengikuti fase lag, eksponensial, stasioner, dan kematian, yang dapat dioptimalkan dengan sistem kultivasi terbuka seperti chemostat.
Penelitian disertasi ini berfokus pada potensi **bioflokulasi selektif besi dari red mud menggunakan bakteri *Bacillus sp.***. Penekanan diberikan pada pemahaman korelasi strain bakteri dengan keberhasilan proses, serta kemungkinan bakteri berperan ganda sebagai bioflokulan dan regulator pH. Tantangan utama adalah adaptasi bakteri terhadap lingkungan red mud yang sangat basa dan potensi penambahan asam kuat. Akan dieksplorasi dua pendekatan: pengaliran langsung kultur bakteri aktif atau ekstraksi dan pemanfaatan EPS. Tujuan akhirnya adalah mengembangkan alur proses terintegrasi yang ekonomis dan ramah lingkungan untuk pemanfaatan red mud secara keseluruhan.