Pemungutan Senyawa Kalium dari Cairan Induk Penggaraman (BITTERN)

Dalam rangka peningkatan hasil pertanian, diperlukan pupuk yang cukup banyak, baik yang berupa pupuk organik maupun pupuk sintetik. Pupuk organik dapat memperbaiki struktur tanah dan memberikan semua unsur hara yang diperlukan oleh tanaman tetapi dalam jumlah yang tidak besar. Sebaliknya, pupuk sintesis mengandung senyawa aktif yang cukup tinggi. Dalam hubungan ini, pupuk nitrogen dan pupuk fosfat sudah dibuat di dalam negeri, walaupun sebagian bahan bakunya masih didatangkan dari luar negeri. Tetapi, pupuk kalium seluruhnya masih harus diimpor dalam bentuk siap pakai dan jumlahnya cukup tinggi. Devisa yang harus dikeluarkan oleh Indonesia tidaklah sedikit. Ketergantungan pada luar negeri dalam hal pupuk kalium disebabkan oleh belum ditemukan di Indonesia mineral yang kaya akan kalium. Masalah ini dapat ditanggulangi dengan memanfaatkan cairan induk penggaraman yang mengandung senyawa kalium di samping senyawa magnesium yang banyak, dan ekstrak abu sebagai bahan baku. Kalau cairan induk penggaraman direaksikan dengan kapur padam, akan diperoleh magnesium hidroksida [Mg(OH)₂] dan kalsium khlorid (CaCl₂). Magnesium hidroksid merupakan bahan yang sangat diperlukan untuk membuat bata tahan panas yang sampai sekarang masih harus diimpor, sedangkan kalsium khlorid (CaCl₂), bila dicampurkan dengan ekstrak abu akan membentuk kalium khlorid (KCl) dan kalsium karbonat. Dengan demikian, rentetan proses ini dapat memperbesar hasil senyawa kalium dibandingkan dengan yang hanya mengandalkan kalium yang memang ada dalam cairan induk penggaraman.
Tujuan penelitian ini ialah mempelajari kinetika reaksi antara K₂CO₃ dalam ekstrak abu dengan CaCl₂ yang terdapat dalam cairan induk penggaraman yang sudah dihilangkan senyawa magnesiumnya (Cl-2). Pengaruh beberapa variabel yang penting diteliti dengan proses batch dan proses sinambung dengan arus searah.
Proses batch dilaksanakan dalam gelas piala yang dilengkapi dengan pengaduk listrik, termometer, dan pemanas. Mula-mula pengaduk dijalankan pelan-pelan lalu diikuti dengan penuangan cepat-cepat ekstrak abu dan cairan induk Cl-2. Sesudah itu, perputaran pengaduk dipercepat dan suhu dikendalikan dengan seksama. Tatkala waktu yang diinginkan sudah tercapai, pemanas dan pengaduk dihentikan, kemudian campuran disaring. Beningan yang terkumpul dianalisis untuk menentukan kadar karbonat bebas yang masih tersisa.
Proses sinambung dijalankan dalam reaktor tegak yang berpenghalang miring dan bergerigi. Ekstrak abu dan cairan induk (Cl-2) dipompakan bertetes-tetes dari atas, sedangkan udara pengaduk gelembungkan dari bawah. Dengan demikian terjadilah olakan-olakan dan pencampuran yang baik di sepanjang reaktor. Hasil yang berupa suspensi diambil dari dasar reaktor lalu disalurkan dengan pipa plastik yang lentur ke tempat peluapan yang tingginya dapat diatur. Pada selang waktu 10 menit, cuplikan hasil yang meluap diambil untuk ditentukan pH-nya. Keadaan ajeg tercapai setelah pH cuplikan tidak berubah lagi. Percobaan masih diteruskan 20 - 30 menit lagi agar keadaan ajeg betul-betul telah terpenuhi.
Kadar karbonat bebas dalam cuplikan ditentukan secara volumetri dengan larutan HCl standar dan metil jingga sebagai indikator. Konversi Ca⁺⁺ dihitung dari CO₃⁻ yang bereaksi, yaitu selisih antara CO₃⁻ mula-mula dengan CO₃⁻ sisa, dibagi dengan Ca⁺⁺ yang dipakai mula-mula.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses batch dan proses sinambung memperlihatkan kecenderungan yang hampir sama. Reaksi antara K₂CO₃ dalam ekstrak abu dengan CaCl₂ dalam cairan induk (Cl-2) berlangsung cepat sekali dan berorde satu semu terhadap konsentrasi Ca⁺⁺. Kecepatan pengadukan tidak besar pengaruhnya pada konstante kecepatan reaksi. Sampai suhu 55°C, konstante kecepatan reaksi mengikuti persamaan Arrhenius dengan baik. Perbandingan CO₃⁻/Ca⁺⁺ yang diperbesar sampai 1,3, meningkatkan konversi Ca⁺⁺ dan mempengaruhi konstante kecepatan reaksi secara logaritmik. Konsentrasi awal pereaksi yang makin besar, mempertinggi konversi dan konstante kecepatan reaksi. Untuk daerah konsentrasi awal yang rendah, konstante kecepatan reaksi berubah lebih tajam dibandingkan dengan yang konsentrasinya agak tinggi. Meskipun proses batch lebih sederhana dan lebih mudah dilaksanakan, proses sinambung lebih besar kemungkinannya untuk diterapkan dalam industri. Keadaan proses yang relatif baik ialah waktu tinggal 10-11 menit, suhu 28-55°C, perbandingan CO₃⁻/Ca⁺⁺ di sekitar 1,03, konsentrasi awal pereaksi sebelum dicampurkan 0,4-0,5 N, dan kecepatan linear udara 471,6 cm/menit. Pada keadaan ini konversi Ca⁺⁺ mencapai lebih dari 99%.
Pemungutan kalium khlorid dari larutan hasil penelitian pembuatan KCl dapat dilakukan dengan cara pendidihan sampai suhu 112°C untuk mengkristalkan NaCl, lalu disusul dengan pendinginan filtrat sampai suhu 27°C untuk menghablurkan KCl.