Scale-Up Soybean Crude Urease Calcite Precipitation (SCU-UP) untuk Perbaikan Tanah Pasir Ditinjau dari Distribusi Material dan Dampak Lingkungan

Abstract

Tanah pasir memiliki kekuatan gerser yang rendah. Kuat geser tanah adalah gaya perlawanan oleh butiran tanah persatuan luas terhadap keruntuhan dibidang geser akibat gaya yang bekerja pada tanah. Untuk memperbaiki kondisi tanah yang memiliki kekuatan geser dan nilai kohesi yang kecil maka perlu adanya perbaikan ikatan butiran tanah. Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan penambahan bahan tambah yang akan membentuk kalsit didalam tanah dan menambah kekuatan tanah yaitu Enzyme Induced Calcite Precipitation (EICP). EICP adalah metode perbaikan tanah dengan memanfaatkan enzim urease sebagai bio-katalis yang membantu reaksi urea dan CaCl2 menjadi kalsit. Awalnya metode ini menggunakan enzyme urease sebagai katalis dalam pembentukan kalsit, namun urease dinilai tidak ekonomis. Sebagai gantinya guna mengganti urease digunakan bahan alami berupa kedelai atau metode Soybean Crude Urease Calcite Precipitation (SCU-CP). Penelitian ini akan membahas tentang scale-up metode SCU-CP dilapangan dengan mempertimbangkan dari teknik penggunaan, distribusi material, dan dampak lingkungan berupa pengurangan zat sisa amonia. Penelitian membandingkan bahan reagent laboratorium grade dengan teknis serta membandingkan kedelai Gasol dan raw-soybean. Untuk melihat pembentukan kalsit pada bahan-bahan yang dibandingkan dilakukan pengujian hydrolysis rate guna melihat hidrolisis urea yang dihasilkan, test-tube guna melihat massa kalsit yang terbentuk, XRD dan SEM untuk mengevaluasi kalsit yang terbentuk. Selanjutnya penelitian dilakukan pada tanah pasir pada benda uji mold 1 meter dan drum, pengujian yang dilakukan adalah pengujian acid leacing untuk melihat sebaran kalsit dan pengujian UCS dan CBR untuk evaluasi kekuatan. Penambahan arang juga dilakukan untuk mengurangi kadar amonia. Hasil yang didapatkan SCU-CP menggunakan teknik tuang ditinjau dari distribusi materi memperoleh hasil yang baik. Persentase distribusi materi baik secara vertical pada mold 1-meter dan secara horizontal pada drum memiliki sebaran yang merata yaitu 3,96% pada mold dan 7,19% pada drum. Hal tersebut juga sejalan dengan distribusi kekuatan yang merata dimana hasil CBR rata rata adalah 1,40 pada hari ke-7. Penggunaan arang efektif untuk mengurangi kadar amonia larutan dengan persentase pengurangan amonia hingga 62% pada penambahan arang 0,1 g/l dengan pengadukan selama 20 menit. Penggunaan bahan teknis pada metode SCU-CP memberikan nilai ekonomis yang jauh lebih murah daripada penggunaan bahan laboratorium, dengan pengurangan harga 98%.

Sandy soils have low shear strength. Soil shear strength is the resistance force by soil grains per unit area to failure in the shear plane due to the forces acting on the soil. To improve the soil, which has a small shear strength and cohesion value is necessary to enhance the bonding of the soil grains. One way is adding additional materials that will form calcite and increase soil strength. The method is called Enzyme Induced Calcite Precipitation (EICP). EICP is a soil improvement method that utilizes the enzyme urease as a bio-catalyst which helps the reaction of urea and CaCl2 into calcite. Initially, this method used the enzyme urease as a catalyst in calcite formation, but urease was considered uneconomical on a large scale. Instead, carried out future research to replace urease with natural ingredients such as soybeans or the Soybean Crude Urease Calcite Precipitation (SCU-CP) method. This study will discuss the scale-up of the SCU-CP method in the field by considering the use technique, material distribution, and environmental impacts in reducing ammonia residue. The research compares laboratory-grade reagents with technical ones and compares Gasol soybeans and raw-soybean. To see the formation of calcite in the materials being compared, a hydrolysis rate test was carried out to see the hydrolysis of urea produced, a test tube to see the mass of calcite formed, and XRD and SEM to evaluate the calcite formed. Further research was carried out on sandy soil on 1- meter mold and drum specimens, and the tests carried out were acid leaching tests to see the distribution of calcite and UCS and CBR tests for strength evaluation. The addition of charcoal was also done to reduce the ammonia content of the SCU CP solution. The results obtained by SCU-CP using the casting technique in terms of the material distribution got good results. The percentage of material distribution both vertically on the 1-meter mold and horizontally on the drum has an even distribution, namely 3.96% on the mold and 7.19% on the drum. This is also in line with the even distribution of strength, where the average CBR result is 1.40 on the 7th day. The use of charcoal is effective for reducing the ammonia content of the solution with the percentage of ammonia reduction up to 62% on the addition of 0.1 g/l charcoal with stirring for 20 minutes. The use of technical materials in the SCU-CP method provides a much cheaper economic value than laboratory materials, with a price reduction of up to 98%.