Pengolahan Fly Ash sebagai Bahan Pengganti Semen pada Beton yang Ekonomis dan Inovatif

Fly ash atau abu terbang adalah material sisa pembakaran batu bara yang berbentuk butiran halus berwarna keabu-abuan. Fly ash merupakan salah satu limbah padat yang dihasilkan dari pembakaran batu bara di pembangkit listrik tenaga uap (PLTU).

Fly ash memiliki beberapa karakteristik, di antaranya:

• Titik lebur sekitar 1300 C
• Kerapatan massa (densitas) antara 2.0 -- 2.5 g/cm3
• Butirannya halus, lolos ayakan No. 325 (45 mili micron) 5-27 %
• Umumnya berbentuk bola padat atau berongga
• Kadar air sekitar 4%

Fly ash memiliki banyak manfaat, di antaranya:

• Meningkatkan kekuatan beton
• Mengurangi jejak karbon
• Mengurangi retak, permeabilitas, dan pendarahan pada beton
• Menghasilkan beton padat dengan daya tahan tinggi
• Mengurangi emisi CO yang dihasilkan oleh produksi semen
• Mendaur ulang limbah berbahaya

Fly ash termasuk kategori limbah berbahaya dan beracun. Pengelolaan limbah fly ash harus mengikuti skema perizinan sesuai PP 18 jo 85 Tahun 1999 dan peraturan turunannya. Ada beberapa jenis fly ash menurut SNI S-15-1990-F tentang spesifikasi abu terbang sebagai bahan tambahan untuk campuran beton, abu batubara (fly ash) digolongkan menjadi 3 jenis, yaitu : 

a. Kelas N 

Buangan atau pozzolan alam terkalsinasi yang dipenuhi dengan kebutuhan yang memenuhi syarat yang dapat dipakai sesuai kelasnya, seperti beberapa tanah diatomaceous, opalinse chert dan serpihanserpihan tuff dan debu-debu vulkanik atau pumicities, dan bahan-bahan lainnya yang mungkin masih belum terproses oleh kalsinasi; dan berbagai material yang memerlukan kalsinasi untuk memperoleh sifat-sifat yang memuaskan, misalnya beberapa jenis tanah liat dan serpihan-serpihan. 

b. Kelas F 

Abu batubara yang umumnya diproduksi dari pembakaran anthracite (batubara keras yang mengkilat) atau bitumen-bitumen batubara yang memenuhi syarat-syarat yang dapat dipakai untuk kelas ini sperti yang disyaratkan. Abu batubara jenis ini memiliki sifat Pozzolanic.

c. Kelas C 

Abu batubara yang umumnya diproduksi dari lignite atau batubara subitumen yang memenuhi syarat yang dapat dipakai untuk kelas ini seperti yang disyaratkan. Abu batubara kelas ini, selain memiliki sifat pozzolan juga memiliki beberapa sifat yang lebih menyerupai semen. Untuk beberapa abu batubara kelas C bias mengandung kapur lebih tinggi dari 10 %. 

Saat ini jumlah limbah batubara (fly ash) di dunia yang dihasilkan dari proses pembakaran batubara di PLTU sangatlah besar, termasuk di Indonesia. Di Indonesia PLTU penghasil limbah batubara adalah PLTU Paiton (Jawa Timur), PLTU Suralaya (Banten) dan PLTU Bukit Tinggi (Sumatera Barat). Untuk PLTU Suralaya dan Paiton pada tahun 1996 menghasilkan limbah ampas batubara (fly ash) sebesar hampir satu juta ton per tahun. Apalagi pada saat ini jumlah untuk pembangkit yang beroperasi pada ketiga PLTU tersebut semakin banyak. Limbah batubara yang relatif besar ini menimbulkan dampak pencemaran yang cukup berat. Sehingga perlu difikirkan sebuah alternatif pemecahan permasalahan pencemaran ini. (Andriati, 2005). 

Pertumbuhan industri konstruksi yang pesat di seluruh dunia telah meningkatkan permintaan terhadap material bangunan, khususnya beton, yang merupakan salah satu bahan utama dalam berbagai proyek infrastruktur. Beton, yang terdiri dari campuran semen, air, agregat halus, dan agregat kasar, memainkan peran penting dalam kekuatan dan ketahanan bangunan. Namun, produksi semen sebagai bahan pengikat utama dalam beton diketahui memberikan dampak lingkungan yang signifikan, terutama melalui emisi karbon dioksida (CO) yang dihasilkan selama proses produksinya. Menurut berbagai penelitian, industri semen berkontribusi sekitar 7% terhadap total emisi CO global. Hal ini mendorong upaya untuk mencari alternatif yang lebih ramah lingkungan dan ekonomis guna mengurangi dampak negatif tersebut.

Salah satu alternatif yang menjanjikan adalah pemanfaatan fly ash, yaitu limbah hasil pembakaran batu bara dari industri pembangkit listrik tenaga uap (PLTU). Fly ash mengandung sifat pozzolan, yaitu material yang mampu bereaksi dengan kalsium hidroksida dalam beton untuk membentuk senyawa semen, sehingga dapat menggantikan sebagian semen Portland dalam campuran beton. Dengan pengelolaan yang tepat, fly ash tidak hanya dapat mengurangi ketergantungan pada semen, tetapi juga meminimalkan limbah industri yang perlu dibuang, sehingga berpotensi memberikan solusi ganda terhadap masalah lingkungan.

Penggunaan fly ash sebagai pengganti sebagian semen tidak hanya menawarkan manfaat lingkungan, tetapi juga dapat menekan biaya produksi beton. Harga fly ash yang lebih rendah dibandingkan dengan semen membuatnya menjadi pilihan yang ekonomis. Selain itu, sifat fisik fly ash yang halus dapat meningkatkan workability beton, yang berarti beton menjadi lebih mudah diolah dan dicetak tanpa mengurangi kualitasnya.