Limbah Terak Baja (Slag Steel) Sebagai Pengganti Agregat dan Alternatif Bahan Dasar Pembuatan Semen

Pembangunan infrastruktur di Indonesia saat ini sedang gencar di laksanakan. Kebutuhan material dan bahan untuk kepentingan pembangunan, mendorong pelaku perindustrian untuk semakin meningkatkan produk industrinya.

Namun, peningkatan produk industri juga diikuti dengan peningkatan limbah buangan dari hasil industri pabrik tersebut. Jika limbah yang dihasilkan tidak dikelola dengan baik, maka akan menimbulkan dampak buruk bagi lingkungan.

Daerah yang akan sangat terdampak tentunya lingkungan yang berada disekitar di kawasan industri tersebut. Oleh karena itu, dibutuhkan pengadaaan sarana pengolah limbah yang tepat guna mengurangi dampak limbah yang dihasilkan. Salah satu industri yang terkait dengan pengembangan pembangunan insfrastruktur adalah industri pengolahan baja.

Baja merupakan salah satu elemen utama dari hampir setiap pembangunan konstruksi. Namun, tingginya peran penggunaan baja dalam konstruksi medorong besarnya produksi dari baja itu sendiri. Hal ini akan berdampak pada besarnya jumlah limbah yang juga akan di hasilkan.

Limbah yang di hasilkan merupakan limbah padat yang secara fisik menyerupai agregat kasar yang disebut dengan slag steel (terak baja). Limbah slag steel, masuk dalam kategori limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3). Dalam tiap 1 ton produksi baja, setidaknya akan menghasilkan 200 kg (20%) limbah slag. Di kawasan Cilegon, Jawa Barat, terdapat sejumlah perusahaan besi baja yang menghasilkan slag mencapai 1,4 juta ton per tahun.

Sedangkan di Jawa Timur mampu menghasilkan slag hingga 600.000 ton per tahun. Agar tidak menimbulkan pencemaran, tindakan pemanfaatan limbah baja (slag) harus segera dilakukan. Salah satu cara yang dapat ditempuh ialah dengan memanfaatkan slag sebagai material untuk proyek infrastruktur. Bila limbah tidak dimanfaatkan, limbah tersebut akan dianggap masuk ke dalam kategori limbah Bahan Beracun dan Berbahaya (B3). (Puslitbang Jalan dan Jembatan, 2011).

Pembuangan limbah terak baja

Steel slag memiliki sifat fisik yang keras dan tersusun dari material padat berisi sejumlah free iron sehingga memberikan kerapatan dan kekerasan yang tinggi. Disisi lain, agregat steel slag memiliki tekstur permukaan yang tidak rata dan memiliki bentuk yang sangat bersudut (prismatic shape) dengan berat volume dan specific gravity yang tinggi.

Koefisien friksi steel slag juga tergolong tinggi, namun memiliki kemampuan absorbsi (penyerapan air) tidak begitu besar (sebesar 3%). Hal ini membuktikan kelayakan material Steel slag sebagai material pengganti agregat yang baik.

Ketahanan abrasi yang bagus, kekuatan karakteristik yang tinggi, dan kekuatan dukung yang tinggi mengindikasikan bahwa penggunaan steel slag sebagai agregat dalam campuran beton maupun perkerasan lentur akan menghasilkan kualitas beton dan perkerasan dengan mutu yang baik.

Slag steel yang telah melalui proses pemecahan

Saat ini di Indonesia pemanfaatan slag steel telah mulai dikembangkan dan diterapkan di bidang perkerasan. Spesifikasi pendesainan perkerasan dengan menggunakan slag sebagai material penyusunnya juga sedang digalakkan oleh Pusjatan.

Sifat-sifat fisik yang dimiki oleh slag steel juga mendukung material tersebut untuk dijadikan agregat pengganti pada campuran beton. Pemanfaatan limbah ini juga diharapkan dapat mengoptimalkan bahan rekayasa konstruksi bidang konstruksi beton maupun perkerasan di Indonesia dan mengurangi dampak negatif yang diberikan terhadap lingkungan.

Sejarah Slag Steel di Eropa 

Slag besi dan baja memiliki sejarah panjang dalam pemanfaatan produk sampingan industri. Sejarah penemuan Slag sendiri bersamaan dengan awal mula produksi besi oleh manusia (beberapa saat setelah tahun 2000 SM), meskipun penggunaan yang lebih lanjut baru lebih sering diterapkan pada saat ini.

Tercatat, penggunan slag steel yang pertama mengacu pada dokter Yunani Aristotele yang menyatakan bahwa terak (slag) dapat digunakan sebagai obat (seperti untuk menyembuhkan luka) pada awal 350 SM. Pada tahun 1813, jalan yang terbuat dari slag pertama kali dibangun di Inggris. Kesadaran terhadap pelesatian lingkungan dan konsep pembangunan berkelanjutan yang ekonomis, akhirnya mendorong pesatnya pemanfaatan ulang produk sampingan industri baja (slag).

Saat ini industri baja sedang meneliti proses pengolahan Slag steel yang tepat dan efektif, jika perlu memodifikasi proses pembuatan besi dan baja untuk mendapatkan produk slag yang dapat diproduksi secara berkelanjutan dan memenuhi persyaratan standar dan peraturan spesifik.

Melalui perjalanan produksi baja dan penelitian intensif selama lebih dari 100 tahun, kini slag steel dapat di manfaatkan dibidang sebagai agregat dalam campuran terikat dan tidak terikat, penambahan untuk produksi semen dan beton, pupuk, stone wool (media tanam), dll. Saat ini, Belanda sedang mengambangkan proses pemanfaatan limbah slag steel sebagai bahan pembuatan semen.

Negara ini sendiri memproduksi setidaknya 125 juta ton limbah slag steel setiap tahunnya. Menurut Jos Brouwers, Profesor Material Bangunan di Eindhoven University of Technology, pemanfaatan slag steel sebagai bahan dasar semen setidaknya akan mereduksi 10 juta ton emisi CO2 tiap tahunnya.

Penggunaan Slag steel sebagai agregat perkerasan pada  jalan Aizlewood di Sheffield, Inggris tahun 1950 

Pemanfaatan Slag di Jepang

Tidak berbeda dengan eropa, jepang sebagai negara produsen baja juga dengan baik memanfaatkakn limbah baja ini. slag besi dan baja digunakan di berbagai bidang dimana karakteristik unik slag dapat dimanfaatkan secara efektif.

Slag besi dan baja dianggap sebagai bahan daur ulang yang dapat mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan ditinjau dari konservasi sumber daya dan hemat energi. Pemanfaatan dari slag steel akan mengurangi eksploitasi sumber daya alam dan mengoptimalkan pemanfaatan energi alam. Industri dan manajemen mutu produk slag telah di manfaatkan untuk berbagai aplikasi.

Di Jepang, Produk ini telah memenuhi segala standarisasi dampak lingkungan, dan sebagian besar telah tersedia di pasar. Sehingga, produk slag besi dan baja di Jepang telah menjadi salah satu sumber utama bahan bangunan seperti jalan, pelabuhan, bandara, dan infrastruktur lainnya. Penggunaan Slag steel juga dapat diterapkan sebagai bahan lingkungan untuk memulihkan atau memperbaiki bidang kelautan, tanah, dan lingkungan lainnya.

Salah satu upaya pemanfaatan slag di Jepang adalah dengan merelokasikan slag sebagai agregat konstruksi sipil. Agregat slag adalah produk industri yang diproduksi dengan manajemen kualitas yang ekstensif. Agregat slag tidak mengandung kotoran organik, tanah liat, kerang, atau bahan semacam itu dan memiliki partikel halus juga komposisi kimia yang benar-benar seragam.

Selain itu, agregat ini tidak mengandung silika reaktif, yang merupakan salah satu penyebab reaksi kimia dengan agregat alkali. Tindakan pemanfaatan ini mampu mengurangi dampak limbah terhadap lingkungan dan mempertahankan sumber daya alam yang berharga yang dimiliki.

Jepang sendiri talah memiliki standarisasi penggunaan Slag melalui badan standarisasinya, yaitu JIS (Japan Industrial Standards). Standar JIS diformulasikan untuk agregat kasar slag pada tahun 1977 dan agregat halus pada tahun 1981. Standar ini telah dimasukkan ke dalam rekomendasi untuk berbagai praktik oleh Institut Arsitektur Jepang dan Masyarakat Sipil Insinyur Sipil, dan agregat ini telah mendapatkan tempat sebagai bahan bangunan penting.

Pemanfaatan Slag Steel Sebagai Bahan Pembuatan Semen

Komponen utama penyusun steel slag adalah batu kapur (CaO) dan silika (SiO2). Komponen BFS (Blast Furnance Slag) lainnya meliputi alumina (Alsub> 2O3) dan magnesium oksida (MgO), serta sejumlah kecil sulfur (S).

Komposisi Senyawa Kandungan Slag, (Jepang)

Melalui hasil data unsur kandungan slag steel oleh Nippon Slag Association, Kadar kandungan silika pada slag steel tergolong sangat tinggi (33,8%) sehingga amat memungkinkan untuk diolah lebih lanjut hingga menjadi semen.

Di jepang sendiri pemanfaatan slag steel untuk pembuatan semen telah di lakukan sejak Semen lama. Semen ini di sebut Portland Furnance Blast Slag Cement (Semen Portland BFS). Melalui hasil penelitian Nippon Slag Association, di peloleh hasil bahwa penggunaan slag sebagai bahan dasar pembuatan semen akan menghasilkan semen yang bermutu tinggi, dengan kuat tekan yang terus mengalami peningkatan seiring dengan umur beton dan juga berarti akan meningkatkan durabilitas beton itu sendiri.

Hubungan antara umur dan kekuatan beton antara Semen OPC dan Semen Slag 

Pemanfaatan slag steel sebagai bahan dasar pembuatan semen juga terbukti mengurangi emisi CO2 yang terbentuk dari proses pembutan di pabrik semen.

Dari hasil survey yang di lakukan Nippon Slag Association terlihat penurunan jumalah emisi CO2 di jepang dengan permisalan 20%  penggunaan semen Portland BFS dalam pembangunan kompleks apartemen tunggal akan menghasilkan pengurangan CO2 per rumah tangga sekitar 1.200 kg.

Efek ini telah diakui oleh pemerintah nasional jepang, organisasi pemerintah daerah, dan perusahaan swasta, dan ada momentum yang berkembang untuk menghentikan pemanasan global dengan memperluas penggunaan semen Portland BFS. Penggunaan slag steel sebagai bahan agregat juga berkontribusi terhadap pelestarian lingkungan sebagai pengganti agregat alam. Agregat slag blast furnance dianggap sebagai bahan lingkungan yang dapat melindungi lingkungan dengan membatasi eksploitasi sumber daya alam dan mengurangi jumlah energi yang dikonsumsi dalam penambangan sumber daya alam.

Pemanfaatan Slag Terhadap Struktur Perkerasan Jalan

Slag memiliki daya tahan dan performa biaya yang unggul di bandingkan batu alam yang biasa di gunakan pada konstruksi jalan. Slag besi dan baja yang digunakan dalam konstruksi jalan melalui proses pemecahan dan stabilisasi sifat mekanis blast furnace slag dan slag pembuatan baja untuk digunakan sebagai bahan perkerasan.

Kedua jenis slag ini dapat di manfaatkan sebagai material base course yang dihasilkan secara terpisah atau dalam campuran, dan slag pembuatan baja digunakan sebagai additive untuk campuran aspal. Penelitian tentang penggunaan slag besi dan baja sebagai bahan untuk jalan melalui pengembangan teknologi seperti teknologi pemeraman dan teknologi distribusi ukuran partikel.

Kandungan kecil belerang yang terkandung dalam slag dapat menyebabkan air kekuningan dan berbau tidak sedap saat bereaksi dengan air. Untuk mencegah masalah ini, maka langkah pemeraman dilakukan. Dalam proses ini, belerang dioksidasi melalui reaksi dengan udara membentuk ion sulfat stabil atau dinetralkan dengan gas karbon dioksida. pemeraman dilakukan dengan menumpuk produk di area terbuka segera setelah pemecahan dan penyeringan.

Slag yang dimanfaatkan sebagai base course slag besi dan baja, mengeras dalam jangka waktu yang panjang. Karakteristik pengerasan ini dapat digunakan untuk membuat perkerasan yang lebih tipis di banding penggunaan batu pecah biasa (crushed stone) yang digunakan.

Bahan ini dinilai sangat baik karena kemampuannya (workability), dengan kelebihan bahwa jalan dapat dibuka untuk lalu lintas segera setelah pekerjaan selesai. Dari berbagai kelebihan yang dimiliki oleh slag stell diharapkan penggunaan slag steel di Indonesia dapat lebih diterapkan sehingga pemenuhan rantai pasok kebutuhan material agregat berkelanjutan di Indonesia dapat terpenuhi.
Dr. Ir, H. Ali Amal M,Si ,

Daftar Pustaka :
Euro Slag : 2004. “Ferrous Slag – general information”. September 2017 (Source: http://www.euroslag.com/products/) 
Gunawan, G., Oetojo, Pantja Dharma., Kusminingrum, Nanny., Rahmawati. Tri., dan Leksminingsih. 2011. Pemanfaatan Slag Baja Untuk Teknologi Jalan yang Ramah Lingkungan. Bandung : Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan. 
Lumban Gaol, Triboy AM. 2016. “Pengaruh Penggunaan Steel Slag Sebagai AgregatHalus Terhadap Kuat Tekan dan Lentur Pada Beton Bertulang Dibandingkan dengan Beton Normal”. Medan : Universitas Sumatera Utara. 
Nippon Slag Association : 2003. “About Iron and Steel Slag”. September 2017 (Source :http://www.slg.jp/e/slag/index.html)  
Pandiangan, Jannes. 2016. “Pengaruh Penggunaan Steel Slag Sebagai Agregat KasarTerhadap Kuat Tekan dan Lentur Pada Beton Bertulang Dibandingkan dengan Beton Normal”. Medan: Universitas Sumatera Utara.