Perpustakaan Digital ITB

Implementasi Carbon Capture, Utilization, and Storage (CCUS) menyimpan resiko alterasi kualitas air tanah dangkal akibat potensi kebocoran CO2 pada penyimpanan onshore, formasi storage geologi heterogen dan injeksi tekanan tinggi. Penelitian ini bertujuan menganalisa proses mitigasi perubahan fisikkimiawi air tanah terhadap kebocoran CO? melalui adsorbsi kation. Simulasi uji kebocoran CO2 sistem batch selama 14 hari dengan laju aliran CO2(g) 100 mL/menit dan dilanjutkan uji adsorbsi menggunakan 3 adsorben (sekam padi, zeolit dan bentonite clay). Hasil uji kebocoran menunjukkan penurunan pH menuju 6.5, ORP menuju -39,5 mV, DO menuju 2 mg/L dan peningkatan parameter ionic strength (TDS, salinity dan EC) 33,2 – 34,5 %. Di sisi lain, peningkatan signifikan terhadap Fe, Mn, Al, Mg dan Zn terjadi, namun berdasarkan kecenderungan mobilisasi pada pH 6,5 ditetapkan fokus studi ini pada kation Fe+2 dengan peningkatan 22 kali lipat dan Mn+2 6 kali lipat. Pemilihan adsorben didasarkan pada karakterististik inert dan performa pemulihan berupa potensi adsorpsi dan kestabilan pH. Analisis kualitatifkuantitatif dilakukan dengan FTIR (Fourier Transform Infra Red) dan Cation Exchange Capacity (CEC) yang menunjukkan bahwa tiap adsorben berpotensi menjadi adsorben berdasarkan kehadiran situs aktif dan rentang CEC 15,75-99,67 meq/100g. Uji adsorpsi menunjukkan rentang efisiensi optimum 47 – 55 % (sekam padi), 90–97% (zeolit) dan 91-93% (bentonite clay), uji kinetika menunjukkan kapasitas adsorpsi optimum kation Fe+2 0,40 mg/g (bentonit), 0,47 mg/g (sekam padi), 11,18 mg/g (zeolit) serta untuk kation Mn+2 1,81 mg/g (sekam padi), 3,42 mg/g (bentonite clay) dan 11,29 mg/g (zeolit). Hasil tersebut digunakan untuk menetapkan ketebalan lapisan adsorben dalam sistem barrier berdasarkan nilai kontribusi. Analisa performa barrier dengan menggunakan air destilasi dan air tanah sintetik jenuh CO2 menunjukkan adsorpsi tidak dapat dijelaskan dengan baik pada kation Fe+2 dengan analisa Model Thomas Non Linear. Analisa keandalan model tersebut iv menghasilkan nilai koefisien determinasi (R 2 ) -0,821dan 0,458 serta Overall Relative Error 4,958 – 40,357. Di sisi lain, adsorpsi kation Mn+2 dapat dijelaskan dengan lebih baik dengan model tersebut sehingga menghasilkan nilai keandalan model berupa nilai R 2 0,910 dan 0,536 serta Overall Relative Error 3,578 – 12,540. Selanjutnya, terkait performa penyisihan didapatkan rentang laju adsorpsi (Kth) Fe+2 pada tiap variasi air kontaminan adalah 0,00013 mL/min/g serta laju adsorpsi Mn+2 dalam rentang 0,0019 mL/min/g. Kapasitas adsorpsi maksimum (qth) Fe+2 pada tiap variasi air kontaminan adalah 0,119 mg/g serta pada Mn+2 0,229 dan 0,273 mg/g. Selanjutnya, pendekatan beban kation (time series-cation load) juga dilakukan untuk melihat persentase penyisihan Fe+2 dan Mn+2 pada masing-masing kondisi air. Efisiensi penyisihan kation Mn+2 jauh lebih baik dibandingkan Fe+2 dengan rentang 40,78 % - 53,58 % sedangkan Fe+2 bernilai -9,37 % - 3,33 % akibat masifnya proses leaching Fe+2 dari adsorben. Fenomena leaching kation Fe+2 dapat dijelaskan dengan pengukuran AAS (Atomic Adsorption Spectrophotometry) yang memvalidasi kehadiran kation Fe pada adsorben senilai 1,973 mg/L jika terlarut sempurna di sepanjang kontak. Analisa diagram solubility menghasilkan kesimpulan dengan rentang pH 6-7 dan kondisi suboksik Fe masih dapat hadir dalam fase terlarut sebelum perlahan teroksidasi jika nilai potensi reduksi fuktuatif. Pengaruh nilai teknis yang didapat juga disebabkan oleh nilai (EBCT/Empty Bed Contact Time) berada dalam rentang 2,8 – 22,7 menit. Jika dianalisa lebih lanjut dengan pendekatan volume pori, waktu kontak aktual hanya 5-20 detik per adsorben yang mengindikasikan bahwa sebaran kontak tidak merata (chanelling). Kesimpulan yang dapat disusun dari semua analisa kuantitatif dan kualitatif pada barrier elementer ini, barrier yang dikembangkan belum optimal menahan lonjakan fisik-kimawi secara umum namun dapat memitigasi lonjakan konsentrasi Mn+2 agar tidak melewati baku mutu dengan umur teknis singkat yaitu 92 hari (konversi pada skala lapangan). Oleh sebab itu, barrier adsorben berikutnya yang akan dikembangkan perlu kajian teknikal-normatif terkait potensi leaching, aktivasi lanjuta dan rekayasa stabilisasi bed mencegah chanelling sehingga mengoptimalkan kapasitas adsorpsi dan waktu kontak polutan dengan barrier.