Debu tungku semen—cement kiln dust atau CKD (serbuk sangat halus dari proses pembakaran bahan baku semen)—datang dalam volume besar dan sifat kimia yang menantang. Studi menyebut kiln menghasilkan sekitar 54–200 kg CKD per ton klinker; skala global (~5 miliar ton/tahun) berarti ratusan juta ton CKD tiap tahun (mdpi.com). Material ini sangat basa (pH >11–12) dan sering kaya CaO (termasuk free lime/portlandite), sulfat, alkali, serta klorida—kombinasi yang menyulitkan pembuangan dan daur ulang (mdpi.com) (mdpi.com).

Masalah klasik: klorida larut di CKD bisa mencapai 0,35–15,4 wt% (batas pada semen sekitar ~0,10%), sehingga “mengacaukan” kimia klinker jika kembali ke proses tanpa pengendalian. Di sisi lain, ini juga peluang—garamnya bisa dicuci, dan CaO-nya bekerja mirip kapur dalam stabilisasi tanah (mdpi.com).

Volume, komposisi, dan risiko pH tinggi

CKD dikumpulkan dari sistem kontrol debu—umumnya bag filter (kantong) atau electrostatic precipitators—namun karakter kimianya bervariasi menurut titik pengambilan (mdpi.com). Properti kunci: CaO/LOI (loss on ignition, kehilangan massa karena pembakaran) sering >30–50%, SiO₂ lebih rendah dari semen, dan K₂O/Na₂O serta Cl⁻ sangat tinggi relatif ke semen. Ini membatasi pemanfaatan langsung (mdpi.com) (mdpi.com).

Fraksi CKD yang lebih kasar (sering disebut “cooler dust”) biasanya lebih rendah alkali sehingga bisa dikembalikan ke kiln. Sebaliknya, fraksi halus dengan garam volatil harus dikelola atau diolah lebih dulu (nepis.epa.gov) (mdpi.com). Selain itu, lindi CKD yang tak terkendali dapat mencapai pH >11–12—cukup untuk memicu bahaya lingkungan (mdpi.com).

Contoh ekstrem kandungan klorida (0,35–15,4 wt% vs ~0,10% pada semen) memperjelas kenapa CKD yang tidak ditangani bisa mendestabilisasi kimia klinker saat didaur ulang (mdpi.com).

baca juga: 

Pengertian dan Pengaruh TDS dan TSS Terhadap Kualitas Air

Daur ulang CKD ke proses produksi

Jalan pintasnya: kendalikan garam. Sejumlah pabrik memasukkan kembali CKD ke raw mix setelah garam dihilangkan, memakai chloride bypass dan leaching (pencucian). Eksperimen sederhana menunjukkan pencucian air dengan rasio L/S 20:1 (liquid-to-solid, perbandingan pelarut terhadap padatan) bisa menghilangkan ~90% Cl⁻ dan ~70% K⁺ hanya dalam menit, bahkan >90% klorin dan >70% kalium dalam 1 menit pada L/S 20 (air suling) (mdpi.com).

Air cucian yang “kotor” lalu diolah—misalnya dengan ion exchange. Resin penukar ion dilaporkan mampu menghilangkan ≥95% Cl dan K dari lindi hasil pencucian, dan dapat digunakan hingga tiga kali setelah proses ion exchange (mdpi.com). Implementasi industri lazim memakai sistem Ion Exchange dan media ion-exchange resin untuk polishing garam larut, sebelum CKD “bersih” dibaurkan kembali ke kiln feed atau raw mill.

Secara praktik, daur ulang biasanya parsial. Karena kadar alkali/sulfat tinggi, penambahan CKD ke umpan kiln dijaga ≤5–10% agar alkali klinker tidak melewati ~0,6% (nepis.epa.gov) (mdpi.com). Meski terbatas, reuse nyata terjadi: asosiasi industri AS (US PCA) mencatat ~1,16×10^6 ton CKD dimanfaatkan pada 2006 di berbagai aplikasi (encyclopedia.pub).

Data EPA AS menunjukkan produksi CKD sekitar ~12,7 Mt pada 1990 (dari 111 pabrik), dengan ~32% dibuang ke landfill; pada 1995, pembuangan turun menjadi 3,3 Mt—indikasi kenaikan reuse (archive.epa.gov). Sorotan kunci: pencucian air/acid leaching plus ion exchange dapat menurunkan Cl dan K dari CKD >90% dan ~70% masing-masing, membuka jalan reuse (mdpi.com) (mdpi.com); substitusi di kiln tetap kecil (sering <5–10%) agar kimia stabil (nepis.epa.gov) (mdpi.com); manfaat ekonominya: hemat biaya landfill dan bahan baku, tercermin dari angka reuse ratusan ribu ton per tahun (encyclopedia.pub).

Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia

Stabilisasi tanah dan material konstruksi

Dengan sifat semen dan alkalinitasnya, CKD banyak diuji sebagai soil stabilizer. Penambahan 8% CKD pada pasir lepas dilaporkan menggandakan hingga lebih dari melipat-tigakan daya dukung (hingga ~250% kenaikan) (mdpi.com). Pada campuran pondasi jalan (agregat daur ulang atau kerikil), dosis 5–15% meningkatkan modulus kekakuan 5–30× dibanding tanpa perlakuan (mdpi.com).

Pada tanah halus, CKD bekerja mirip kapur/semen: pengganti 4% semen, campuran tanah dengan 8–20% CKD menunjukkan kenaikan kuat tekan tak terkurung dan penurunan kembang-susut; bahkan 4% CKD berperilaku seperti 4% Portland cement (mdpi.com). Indeks plastisitas dan susut kering turun—baik untuk timbunan dan subgrade (mdpi.com) (mdpi.com).

Keuntungan lain: imobilisasi kontaminan. Pencampuran 1–25% CKD ke tanah terkontaminasi arsenik/kadmium menurunkan racun terlarut >80%; contoh, 8% CKD “memadatkan” lempung dengan Cd sehingga 80,7% Cd menjadi tak terlarut (mdpi.com) (mdpi.com). Mekanismenya: pH naik memicu kopresipitasi/adsorpsi logam.

Di luar tanah, CKD juga berhasil dalam material kekuatan-menengah: sebagai mineral filler pada aspal, uji di Inggris menunjukkan campuran dengan CKD setara filler batu gamping; satu seksi binder course dan wearing course dipasang “tanpa masalah luar biasa” (binamarga.pu.go.id) (binamarga.pu.go.id).

Pada beton dan block, CKD bisa menggantikan sebagian semen hingga ~5–10% tanpa kehilangan kuat tekan; contoh lain, tambahan 10% CKD menghasilkan ~28 MPa pada 28 hari vs 35 MPa kontrol (mdpi.com) (mdpi.com). Pada paving block, penambahan 20% CKD sebagai admixture memberikan kuat tekan sebanding campuran kontrol, dan substitusi hingga 10% nyaris tanpa efek (mdpi.com) (mdpi.com). Untuk bata non-struktural, 3–10% CKD dapat memenuhi standar; satu studi membuat eco-brick (3% CKD + limbah lain) mencapai 2,86 MPa, melampaui minimum 2,0 MPa (mdpi.com).

Penggunaan lain mencakup aktivator pozzolan (dengan fly ash/slag), filler pada ubin/bata, hingga beton masonry; tingginya CaO juga memungkinkannya sebagai bahan pengapuran untuk tanah sangat asam (dengan catatan logam berat harus diperiksa). Dalam rekayasa landfill, campuran CKD yang dipadatkan telah diprototipe sebagai liner permeabilitas-rendah atau daily cover, memanfaatkan sifat sementasinya parsial (nepis.epa.gov).

Ringkasnya: alkalinitas dan sifat sementasi CKD mendorong banyak aplikasi bermanfaat. Studi melaporkan kenaikan kekuatan 2–5× atau lebih pada tanah di dosis ~10% CKD (mdpi.com) (mdpi.com), dan efisiensi imobilisasi logam >80% (mdpi.com); beton dan aspal dengan CKD juga telah didemonstrasikan (mis. substitusi 5–10% memberi kuat tekan mendekati kontrol (mdpi.com); uji filler aspal sukses (binamarga.pu.go.id)).

Baca juga: 

Penerapan Sistem Biofilter dalam Pengolahan Limbah Air

Landfill khusus dan standar pembuangan

Tidak semua CKD bisa dimanfaatkan, dan pembuangan akhir tetap diperlukan. Berbeda dari limbah inert, lindi CKD yang kaustik dan mengandung logam menuntut landfill berteknologi. Praktik lama—timbunan dangkal atau tambang bekas tanpa liner—membiarkan lindi alkali merembes ke air tanah (nepis.epa.gov). Tumpukan CKD terbuka menghasilkan limpasan sangat basa saat kena hujan, sehingga harus ditahan dan diolah (nepis.epa.gov). Secara historis di AS, banyak lokasi pembuangan CKD tanpa liner atau cover, dan tercatat mencemari air tanah (nepis.epa.gov).

Regulasi modern memperlakukan CKD sebagai limbah khusus. EPA AS mengusulkan landfill CKD memenuhi standar kinerja ketat (archive.epa.gov). Desain kunci meliputi liner komposit dan sistem penampung lindi (lapisan kedap—mis. tanah liat + liner sintetis—untuk mencegah migrasi lindi alkali), pengendalian/pengolahan lindi (netralisasi dengan dosing asam atau resirkulasi), serta cover dan pengendalian debu (tutup aspal atau clay plus penutup harian/periodik dari tanah atau material jinak) (archive.epa.gov). EPA bahkan menyarankan CKD dipadatkan dan dibasahi di landfill, serta debu ditangani dengan konveyor tertutup (archive.epa.gov) (archive.epa.gov).

Monitoring dan perawatan pasca-penutupan ikut diwajibkan—sumur pemantau air tanah di sekeliling landfill untuk mendeteksi kebocoran, dengan kontinjensi seperti pump-and-treat bila terjadi pelanggaran (archive.epa.gov). Semua ini ditujukan pada pH tinggi CKD: tanpa kontrol, lindi bisa melampaui pH 12 dan merusak ekosistem serta memobilisasi logam berat. Karena itu, landfill berliner dengan netralisasi lindi (atau cover reaktif) adalah keharusan—praktiknya, beberapa lokasi mencampur CKD dengan agen penetral (mis. batu gamping giling) dalam rancangan monofill yang dipadatkan hingga permeabilitas sangat rendah (nepis.epa.gov).

Dalam pengolahan lindi, penambahan asam presisi menjadi praktik standar—dioperasikan dengan dosing pump—untuk menurunkan pH sebelum pembuangan, sebagaimana disarankan opsi “leachate control/treatment” (netralisasi atau resirkulasi) (archive.epa.gov). Intinya, pembuangan CKD menyerupai limbah alkali berbahaya: liner komposit dan pengolahan lindi bukan pilihan, melainkan mandat; tanpa itu, pH debu dan jejak logamnya mengancam tanah dan air (archive.epa.gov).

Konteks bisnisnya jelas: investasi pada sel CKD berliner di lokasi sendiri, atau kontrak landfill limbah berbahaya yang terspesialisasi—keduanya mengikuti prinsip-prinsip rekayasa yang sama (archive.epa.gov).