Peningkatan kualitas tailing timah dengan ameliorasi menggunakan kombinasi kalium humat dan tanah kaya Klei

Abstract

LAMBANG PRAJA PANGHINGGUAN. Improving the Quality of Tin Tailings by Amelioration Using a Combination of Potassium Humate and Clay-Rich Soil. Supervised by Prof. Dr. Ir. Arief Hartono, M.Sc.Agr. and Dr. Ir. Syaiful Anwar, M.Sc. The demand for agricultural land continues to increase, despite the limited availability of productive farm land due to land conversion to mining areas, particularly for tin mining. In major tin-producing regions in Indonesia, particularly the Bangka Belitung Islands Province, West Bangka Regency, land previously used for agricultural and plantation activities has been converted to tin mining. This condition generates large volumes of mining residue and requires a solution to reuse as an alternative growth medium. One form of land that has the potential to be developed is tin tailings, the residue from tin ore processing that no longer contains valuable minerals. Tin tailings are not soils, because they are not formed through the process of pedogenesis, but are residual mining materials dominated by quartz sand fractions with a very high SiO2 content, resulting in loose tailings structures, high permeability, and low water holding capacity. The dominance of this coarse fraction accelerates water flow, increases nutrient leaching, reduces aggregate stability, and limits the material's ability to support plant growth. This study aims to analyse the effect of combining potassium humate with clay-rich soil on the main physical and chemical properties of tin tailings and to determine the optimal treatment that reduces nutrient leaching rates (N, P, and K) during intensive leaching while increasing water and nutrient retention. Potassium humate was chosen because it has high solubility, is rich in negatively charged functional groups, and forms organic complexes with nutrient ions, thereby increasing organic carbon, cation exchange capacity, and the stability of microaggregate structures. Clay-rich soils in this study are dominated by clay minerals kaolinite and little illite, which have large specific surface areas and permanent negative charges that effectively adsorb water and cations. The addition of clay fractions to tailings material functions as a macro-pore filler, improves pore-size distribution, and enhances the structural stability of the growing medium, thereby supporting water and nutrient retention. The incubation experiment was designed with two treatment factors: potassium humate (0%, 0.50%, 1.00%, and 1.50% b/b) and clay-rich soil (0%, 5.00%, 10.00%, and 20.00% b/b). Incubation was carried out for four weeks under controlled temperature and humidity conditions, with moisture content maintained near field capacity. The parameters observed included organic carbon, cation exchange capacity, water-holding capacity, and pH of the tailings medium. The results of the incubation experiment showed that combining potassium humate with clay-rich soil significantly improved the material properties of tin tailings. The best treatment in the incubation experiment is a combination of 1.50% b/b potassium humate and 20.0% b/b clay-rich soil, which yields the most significant increases in organic carbon, cation exchange capacity (CEC), and water-holding capacity (WHC). This increase shows the formation of a more stable organo-mineral system. However, an increase in the clay fraction tends to lower pH due to the specific properties of clay minerals. The leaching experiment was conducted using columns filled with a mixture of tailings and selected potassium humate and clay-rich soils, and then adding a single fertiliser containing equal doses of nitrogen, phosphorus, and potassium. Leaching was carried out periodically using a volume of water equivalent to the monthly average rainfall. The parameters analysed included the leaching rate of nutrients N, P, and K, the main physical and chemical properties of the tailings media such as organic carbon, cation exchange capacity, water holding capacity, pH H2O, total nitrogen (N), C/N ratio, available P2O5, potential P2O5, potential K2O, K-dd, and humic acid content. The results of the leaching experiment showed that the combination of 1.00% b/b potassium humate and 20.0% b/b clay-rich soil was the most effective treatment in maintaining stability after intensive leaching. This treatment results in slow release leaching rates of N, P2O5, and K2O, increased organic carbon, higher cation exchange capacity, a relatively stable pH under neutral conditions, and improved water-holding capacity. In addition, the treatment also maintains high total nitrogen (N), a C/N ratio that supports microbial activity, high available P2O5, high potential P2O5, high potential K2O, stable K-dd, and stable humic acid. This condition indicates that the combination of potassium humate and clay-rich soil suppresses nutrient loss and maintains nutrient availability in the tailings media. Overall, this study shows that combining potassium humate with clay-rich soil produces a synergistic effect in improving the quality of physical and chemical properties of tin tailings. The recommended optimal treatment is 1.00% b/b potassium humate and 20.0% b/b clay-rich soil, as it provides the best balance among improved water-holding capacity, pH stability, cation exchange capacity, and nutrient resistance to intensive leaching. This amelioration approach has the potential to serve as an environmentally friendly post-tin land rehabilitation strategy based on local resources. This supports the use of tailings as a more productive and sustainable planting medium.

LAMBANG PRAJA PANGHINGGUAN. Peningkatan Kualitas Tailing Timah dengan Ameliorasi Menggunakan Kombinasi Kalium Humat dan Tanah Kaya Klei. Dibimbing oleh Prof. Dr. Ir. Arief Hartono, M.Sc.Agr. dan Dr. Ir. Syaiful Anwar, M.Sc. Permintaan akan lahan pertanian terus meningkat, meskipun ketersediaan lahan pertanian produktif terbatas karena konversi lahan menjadi area pertambangan, khususnya untuk pertambangan timah. Di daerah penghasil timah utama di Indonesia, khususnya Provinsi Kepulauan Bangka Belitung, Kabupaten Bangka Barat, lahan yang sebelumnya digunakan untuk kegiatan pertanian dan perkebunan telah dikonversi menjadi pertambangan timah. Kondisi ini menghasilkan volume residu pertambangan yang besar dan membutuhkan solusi untuk digunakan kembali sebagai media tanam alternatif. Salah satu bentuk lahan yang berpotensi untuk dikembangkan adalah tailing timah, residu dari pengolahan bijih timah yang tidak lagi mengandung mineral berharga. Tailing timah bukanlah tanah, karena tidak terbentuk melalui proses pedogenesis, tetapi merupakan material sisa pertambangan yang didominasi oleh fraksi pasir kuarsa dengan kandungan SiO2 yang sangat tinggi, sehingga menghasilkan struktur tailing yang lepas, permeabilitas tinggi, dan kemampuan memegang air yang rendah. Dominasi fraksi kasar ini mempercepat aliran air, meningkatkan pencucian hara, mengurangi stabilitas agregat, dan membatasi kemampuan material untuk mendukung pertumbuhan tanaman. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh kombinasi kalium humat dengan tanah kaya klei terhadap sifat fisik dan kimia utama tailing timah dan untuk menentukan perlakuan optimal dalam menekan laju pencucian unsur hara (N, P, dan K) selama pencucian intensif sekaligus meningkatkan retensi air dan unsur hara. Kalium humat dipilih karena memiliki kelarutan tinggi, kaya akan gugus fungsional bermuatan negatif, dan membentuk kompleks organik dengan ion unsur hara, sehingga meningkatkan karbon organik, kapasitas tukar kation, dan stabilitas struktur mikro agregat. Tanah kaya klei dalam penelitian ini didominasi mineral klei kaolinit dan sedikit illit, yang memiliki luas permukaan spesifik yang besar dan muatan negatif permanen yang secara efektif menyerap air dan kation. Penambahan fraksi klei ke material tailing berfungsi sebagai pengisi makro pori, meningkatkan distribusi ukuran pori, dan meningkatkan stabilitas struktural media tanam, sehingga mendukung retensi air dan unsur hara. Percobaan inkubasi dirancang dengan dua faktor perlakuan: kalium humat (0%, 0,50%, 1,00%, dan 1,50% b/b) dan tanah kaya klei (0%, 5,00%, 10,00%, dan 20,00% b/b). Inkubasi dilakukan selama empat minggu di bawah kondisi suhu dan kelembaban terkontrol, dengan kadar air dijaga mendekati kapasitas lapangan. Parameter yang diamati meliputi karbon organik, kapasitas tukar kation, kemampuan memegang air, dan pH media tailing. Hasil percobaan inkubasi menunjukkan bahwa kombinasi kalium humat dengan tanah kaya klei secara signifikan meningkatkan sifat material tailing timah. Perlakuan terbaik dalam percobaan inkubasi adalah kombinasi 1,50% b/b kalium humat dan 20,0% b/b tanah kaya klei, yang menghasilkan peningkatan paling signifikan dalam karbon organik, kapasitas tukar kation, dan kemampuan memegang air. Peningkatan ini menunjukkan pembentukan sistem organo-mineral yang lebih stabil. Namun, peningkatan fraksi klei cenderung menurunkan pH karena sifat spesifik mineral klei. Percobaan pencucian dilakukan menggunakan kolom yang diisi dengan campuran tailing dan kalium humat dan tanah kaya klei terpilih, kemudian ditambahkan pupuk tunggal yang mengandung dosis nitrogen, fosfor, dan kalium yang sama. Pencucian dilakukan secara berkala menggunakan volume air yang setara dengan curah hujan rata-rata bulanan. Parameter yang dianalisis meliputi laju pencucian unsur hara N, P, dan K, sifat fisik dan kimia utama media tailing seperti karbon organik, kapasitas tukar kation, kemampuan memegang air, pH H2O, nitrogen total (N), rasio C/N, P2O5 tersedia, P2O5 potensial, K2O potensial, K-dd, dan kandungan asam humat. Hasil percobaan pencucian menunjukkan bahwa kombinasi 1,00% b/b kalium humat dan 20,0% b/b tanah kaya klei merupakan perlakuan yang paling efektif dalam menjaga stabilitas setelah pencucian intensif. Perlakuan ini menghasilkan laju pencucian N, P2O5, dan K2O secara perlahan, peningkatan karbon organik, kapasitas tukar kation yang lebih tinggi, pH yang relatif stabil dalam kondisi netral, dan peningkatan kemampuan memegang air. Selain itu, perlakuan ini juga mempertahankan total nitrogen (N) yang tinggi, rasio C/N yang mendukung aktivitas mikroba, P2O5 yang tersedia tinggi, P2O5 potensial tinggi, K2O potensial tinggi, K-dd yang stabil, dan asam humat yang stabil. Kondisi ini menunjukkan bahwa kombinasi kalium humat dan tanah kaya klei menekan kehilangan hara dan mempertahankan ketersediaan hara pada media tailing. Secara keseluruhan, penelitian ini menunjukkan bahwa kombinasi kalium humat dengan tanah kaya klei menghasilkan efek sinergis dalam meningkatkan kualitas sifat fisik dan kimia tailing timah. Perlakuan optimal yang direkomendasikan adalah 1,00% b/b kalium humat dan 20,0% b/b tanah kaya klei, karena memberikan keseimbangan terbaik antara peningkatan kemampuan memegang air, stabilitas pH, kapasitas tukar kation, dan ketahanan hara terhadap pencucian intensif. Pendekatan amelioran ini berpotensi menjadi strategi rehabilitasi lahan pasca-timah yang ramah lingkungan berdasarkan sumberdaya lokal. Hal ini mendukung penggunaan tailing sebagai media tanam yang lebih produktif dan berkelanjutan.