Salah satu lorong di Gua Seropan. Foto: Ronald Agusta

Menyusuri Kegelapan Goa Seropan

Salah satu sudut dari pemandangan di Pulau Menjangan, terlihat beberapa pegununungan yang membentang luas di Pulau Jawa. Foto:
Chandrika Sasmita.

Pulau Menjangan Surga Tersembunyi di Utara Pulau Bali

13/04/2016 Comments (0) Artikel Geologi Populer, Artikel Geologi Populer, Uncategorized

Mineral Ekonomi dari Panas Bumi

Hamparan deposit bijih emas berupa sinter silika, hasil
pengendapan dari fluida panas bumi di Osore, Jepang
Hamparan deposit bijih emas berupa sinter silika, hasil pengendapan dari fluida panas bumi di Osore, Jepang

Hamparan deposit bijih emas berupa sinter silika, hasil
pengendapan dari fluida panas bumi di Osore, Jepang

Panas bumi merupakan sumber energi panas yang terkandung di dalam air panas, uap air, dan batuan, yang keberadaannya bersama mineral ikutan dan gas lainnya dalam satu sistem yang secara kejadiannya tidak dapat dipisahkan. Sumber energi panas bumi umumnya berada bersamaan dengan keterdapatan gunung api.

Fluida panas bumi atau hidrotermal berpotensi sebagai sumber mineral dan logam berharga karenamengandung logam-logam berharga yang terlarut di dalamnya ketika larutan ini melewati berbagai jenis batuan dalam keadaan panas. Larutan ini dapat diproses untuk mendapatkan mineral/logamnya dengan teknik pemisahan dan pemurnian yang dikenal sebagai teknik metalurgi hidrotermal.

Teknologi dan keahlian dalam pengolahan mineral pada industri pertambangan dapat diterapkan untuk mengekstraksi mineral dan logam dari larutan panas bumi yang memberikan pendapatan tambahan dari pemanfaatan panas bumi. Di daerah seperti Salton Sea, Amerika Serikat, litium, seng, dan mineral berharga lainnya telah berhasil diekstraksi secara ekonomis dari fluida panas bumi. Pengolahan seng di sini bahkan merupakan yang termurah di dunia.

A. Kerak pada pipa mengandung kadar emas sangat tinggi (5%), pada kondisi di kedalaman sebelum terjadi pendidihan dan kehilangan gas kandungan emas pada fluida 10μg/kg. Kandungan Au pada fluida mata air panas <0,1 μg/kg. Terjadi penurunan tingkat kelarutan emas pada larutan yang berubah menjadi uap; B. Bijih emas berupa urat kuarsa dari Tambang Gosowong, Halmahera, dan kerak silika pada pipa PLTP di Kyusu, Jepang mengandung emas ± 50 mg/kg

A. Kerak pada pipa mengandung kadar emas sangat tinggi (5%), pada kondisi di kedalaman sebelum terjadi pendidihan dan kehilangan gas
kandungan emas pada fluida 10μg/kg. Kandungan Au pada fluida mata air panas <0,1 μg/kg. Terjadi penurunan tingkat kelarutan emas pada
larutan yang berubah menjadi uap; B. Bijih emas berupa urat kuarsa dari Tambang Gosowong, Halmahera, dan kerak silika pada pipa PLTP di
Kyusu, Jepang mengandung emas ± 50 mg/kg

Mineralisasi pada sistem panas bumi
Model sistem panas bumi dapat digambarkan dengan proses merebus air menggunakan ketel dan menghasilkan uap. Uap panas yang dihasilkan dari sistem panas bumi, digunakan untuk menggerakkan turbin menghasilkan listrik. Proses seperti merebus air menggunakan ketel ini dalam kurun waktu lama dapat menimbulkan kerak yang menempel pada “bagian dalam dari ketel”. Dalam sistem panas bumi, kerak ini adalah mineral berharga.

Ketebalan dan komposisi kerak yang mengandung mineral tersebut, tergantung pada komposisi air yang “direbus”. Kerak tersebut apabila terbentuk di alam disebut dengan mineralisasi. Di alam, kerak ini mengisi pori-pori batuan, rongga rekahan pada struktur geologi, dan terbentuk juga di permukaan
tanah pada manifestasi panas bumi, membentuk deposit bijih logam atau mineral.

Kegiatan pertambangan mineral logam, menambang dan mengolah kandungan bahan ekonomis pada deposit bijih logam tersebut adalah dengan cara menghancurkan dan melarutkan kembali kandungan logamnya. Potensi yang sama dapat diperoleh dengan langsung mengolah fluida panas bumi. Fluida panas bumi merupakan media utama pembawa emas dan logam ikutannya. Pada lingkungan epitermal fluida hidrotermal potensial membawa unsur-unsur logam Cu, Pb, Zn, Mn, Fe, Cd, As, Sb, Au, Ag, Hg, dan Se.

Kepala sumur Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi.

Kepala sumur Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi.

Kandungan Bahan Ekonomi
Sumber fluida panas bumi dapat berasal dari cairan sisa magma, air connate, dan air meteorik. Selain dipengaruhi oleh larutan asal, komposisi fluida juga dipengaruhi antara lain oleh jenis magma, komposisi batuan yang mengalami interaksi dengan fluida, pH, dan kondisi fisik misalnya adanya zona pendidihan (boiling), serta dipengaruhi temperatur. Semakin tinggi temperaturnya, maka semakin tinggi pula bahan yang dapat terlarut. Fluida dengan temperatur rendah mengandung salinitas atau TDS (Total Dissolved Solids) kurang dari 1.000 (ppm). Pada temperatur tinggi salinitas fluida dapat lebih dari 300.000 ppm. Tingkat kelarutan silika semakin rendah pada larutan yang semakin pekat.

Komposisi larutan tidak konstan, di antaranya tergantung zona kedalaman dari larutan. Total konsentrasi garam pada larutan panas bumi sesuai dengan nilai densitas. Terdapat korelasi antara densitas dengan konsentrasi khlorida. Konsentrasi khlorida cenderung merefleksikan variasi kandungan penyusun dari larutan. Sistem panas bumi dengan salinitas dan kandungan khlorida tinggi, kaya akan besi dan logam dasar yang berasal dari khlorida kompleks.

Kandungan unsur dalam fluida dapat mengindikasikan lingkungan geologi. Sebagai contoh kandungan fluida kaya akan litium, sesium, dan rubidium berasal dari lingkungan batuan volkanik kaya silika. Fluida dapat juga berasal dari hasil reaksi dengan batuan sedimen kaya kandungan evaporit.

Separator untuk memisahkan fasa uap dan cair panas bumi. Uap untuk menggerakkan turbin sedangkan fasa cair diinjeksikan kembali. Fasa cair dari separator potensial mengandung bahan ekonomis.

Separator untuk memisahkan fasa uap dan cair panas bumi. Uap
untuk menggerakkan turbin sedangkan fasa cair diinjeksikan
kembali. Fasa cair dari separator potensial mengandung bahan
ekonomis.

Ekstraksi fluida panas bumi berpotensi dapat menghasilkan beberapa jenis komoditas, yaitu logam mulia, grup platinum, seng, timbal, tembaga, mangan,
REE (rare earth element atau logam tanah jarang), silika, litium, arsen, antimoni, boron, bromida, yodium, stronsium, barium sulfat, kalsium khlorida, garam dapur, sodium sulfat dll. Tinggi rendahnya serta variasi komposisi penyusun fluida tersebut dipengaruhi sistem panas bumi dan tataan geologi setempat.

Penelitian pada lapangan panas bumi di Dieng yang dilakukan oleh Kelompok Program Penelitian Konservasi, Pusat Sumber Daya Geologi, pada April 2008, mendapatkan kadar yang signifikan beberapa unsur logam. Analisis terhadap tujuh sampel lumpur silika, diperoleh kadar rata-rata: Au 0,477 ppm, perak 3,14 ppm, Hg 1,982 ppm, As 69,14 ppm, Sb 46,14 ppm, Pb 115,43, dan As 199 ppm. Produksi endapan lumpur silika pada kolam pengendapan di PLTP Dieng beberapa puluh ton dalam sebulan.

Silika yang dihasilkan berukuran sangat halus, sehingga pemanfaatan silika dengan persyaratan ukuran halus, tidak memerlukan proses penggilingan lagi. Sebagai bahan utama, silika digunakan dalam banyak jenis industri, di antaranya untuk gelas/kaca, semen, tegel, mosaik keramik, bahan baku fero silikon, silikon carbide, serat optik, semi konduktor, bahan abrasif (ampelas dan sand blasting). Sedangkan sebagai bahan ikutan, antara lain untuk industri cor, industri perminyakan dan pertambangan, bata tahan api (refraktori).

Volume fluida yang teralirkan dalam satu hari pada pembangkit listrik tenaga panas bumi sangatlah besar, mencapai sekitar 35.000 m3/hari untuk pembangkit sebesar 50 MW. Karena itu, meskipun kandungan logamnya rendah, namun pembangkit panas bumi sangat berpotensi untuk menghasilkan logam dalam jumlah yang ekonomis. PLTP di Wairakei, New Zealand, misalnya, menghasilkan fluida yang diinjeksikan kembali sebanyak 180.000 ton/hari, mengandung padatan terlarut 4 kg/ton, terdiri dari silika 600 gr/ton (108 ton/hari), litium dengan kandungan 11 gr/ton (Li2CO3 sebanyak 11 ton/hari).

Skema Pengolahan Silika dan Logam Skema Pengolahan Li, Mn, Zn dan silika Lumpur silika. Foto: Koleksi Sabtanto Joko Suprapto.

Skema Pengolahan Silika dan Logam
Skema Pengolahan Li, Mn, Zn dan silika
Lumpur silika. Foto: Koleksi Sabtanto Joko Suprapto.

Ekstraksi Logam dari Fluida
Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi (PLTP) pada prinsipnya sama seperti Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Pada PLTU uap dibuat di permukaan menggunakan boiler, sedangkan pada PLTP uap terbentuk di alam berasal dari reservoir panas bumi. Apabila fluida dari kepala sumur berupa fasa uap, maka uap tersebut dapat dialirkan langsung ke turbin, kemudian turbin mengubah energi panas bumi menjadi energi gerak yang memutar generator sehingga dihasilkan energi listrik. Apabila fluida panas bumi yang keluar dari kepala sumur campuran fluida dua fasa (fasa uap dan fasa cair) maka terlebih dahulu dilakukan proses pemisahan terhadap fluida.

Pemisahan ini dengan cara melewatkan fluida ke dalam separator, sehingga fasa uap akan terpisahkan dari fasa cairnya. Selanjutnya, fasa uap dialirkan ke
turbin untuk membangkitkan listrik, sedangkan fasa cair diinjeksikan kembali ke dalam reservoir. Fasa cair hasil pemisahan di separator tersebut umumnya mengandung mineral dan logam berharga.

Pada kegiatan pertambangan, ekstraksi metalurgi merupakan proses pengolahan untuk memperoleh logam dengan mengeluarkan atau mendapatkan
kandungan logam dari ikatan persenyawaannya dengan unsur lain di dalam mineral atau konsentrat bijih. Cara mengisolasi logam yang terkandung
pada bijih ini dapat dilakukan dengan metode pyrometallurgi, hidrometalurgi, atau elektrometalurgi baik proses tunggal maupun kombinasi.

Untitled-83Dari ketiga metode pemisahan tersebut, metode hidrometalurgi dan elektrometalurgi dapat digunakan pada pengolahan fluida panas bumi (geothermal brine). Meskipun kadar logam ekonomi pada fluida panas bumi relatif rendah dibandingkan bijih logam dari lokasi tambang biasa, akan tetapi biaya pengolahan logam/mineral dari fluida panas bumi relatif jauh lebih rendah. Hal ini mengingat pengolahannya dapat digabungkan dengan operasional pembangkit. Hal lainnya, tidak memerlukan proses penambang, proses fisik dan proses pelarutan seperti pada ekstraksi deposit bijih tambangan biasa, sehingga dampak negatifnya terhadap lingkungan sangat kecil. Selain itu, karena volume fluida yang diproses jumlahnya sangat besar, bisa puluhan juta liter/hari, maka jumlah mineral berharga yang dihasilkan bisa mencapai skala ekonomi.

Penelitian dan pengembangan diperlukan agar didapatkan teknologi yang tepat untuk diterapkan pada lokasi tertentu. Karena kondisi geologinya, setiap lokasi akan menghasilkan larutan dengan karakteristik tertentu. Pemisahan mineral dan logam memerlukan energi. Di sini dapat digunakan sebagian listrik yang dihasilkan PLTP. Contoh sukses adalah pengolahan litium, silika, mangan, dan seng, dari panas bumi Salton Sea, Amerika Serikat.

PLTP di Salton Sea, Amerika Serikat mempunyai kapasitas 347 MWe. Di sini terdapat lima unit pembangkit dengan satu unit diantaranya, yaitu unit ke-5 menggunakan fluida limbah dari empat pembangkit lainnya yang temperaturnya masihtinggi (182oC). Listrik dari unit kelima ini digunakan juga untuk memenuhi kebutuhan energi dari unit pengolahan logam, terumata seng. Inilah pengolahan seng termurah di dunia dengan teknologi yang dikhususkan untuk memanen seng dari larutan panas bumi bertemperatur tinggi. Fluida limbah dari unit kelima yang bertemperatur akhir 116oC cukup optimum untuk diekstraksi kandungan sengnya. Menurut Glassley (2015), hasil produksi seng di PLTP tersebut adalah 30.000 ton/tahun dengan kadar Zn 99,99%, dan total energi yang diperlukan untuk pengolahan adalah 1.200 TJ/tahun. Selain seng, di sini dihasilkan juga litium sebanyak 16.000 ton/tahun dan Mangan 24.000 ton/tahun.

Untitled-84Diperlukan Regulasi
Potensi panas bumi di Indonesia tersebar di lingkungan volkanik dan non-volcanic. Tataan geologi Indonesia yang sangat beragam, fluida panas bumi yang dihasilkan beragam juga. Di Indonesia terdapat beberapa jalur metalogenik dan banyak cekungan sedimenter, sehingga komposisi fluida panas bumi yang dihasilkan akan beragam sesuai dengan litologi yang berinteraksi dengan fluida tersebut. Komposisi fluida panas bumi di jalur metalogenik timah akan berbeda dengan di jalur volkanik Sunda-Banda. Demikian juga fluida panas bumi yang berinteraksi dengan litologi lingkungan cekungan sedimenter.

Fluida panas bumi dengan komposisi mineral ikutan dan logam tinggi akan memberikan dampak pada operasi pembangkitan listrik dan lingkungan. Dengan pemisahan dan pengolahan kandungan mineral ikutan dan kandungan unsur logam dari fluida dengan salinitas dan densitas tinggi, akan menghasilkan produk sampingan dari pengoperasian PLTP. Hal ini juga mengurangi dampak degradasi lingkungan akibat dari logam-logam yang bersifat toksik.

Kegiatan usaha dengan semata-mata melakukan pengolahan fluida panas bumi untuk mendapatkan kandungan logam dan mineral ikutannya, belum tentu
ekonomis. Akan tetapi kegiatan operasi produksi logam dan mineral ikutan dalam satu kesatuan dengan operasi produksi listrik dari PLTP, akan meningkatkan keekonomian keduanya. Diperlukan payung hukum untuk dapat melakukan gabungan dua jenis kegiatan usaha tersebut, mengingat selama ini kegiatan pengusahaan mineral dan pengusahaan energi masingmasing mempunyai peraturan perundang-undangan sendiri. Payung hukum itu antara lain meliputi pengaturan tentang batasan kadar logam mulia dan logam dasar atau bahan yang terkandung pada fluida panas bumi untuk dapat diklasifikasikan ekonomis. ( Sabtanto Joko Suprapto dan Rina Wahyuningsih)

Penulis: Sabtanto Joko Suprapto, pengajar pada STEM Akamigas, dan Rina Wahyuningsih bekerja pada Pusat Sumber Daya Geologi, Badan Geologi, KESDM.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>